Алмазный квантовый компьютер

12.04.2012

Ученые из Университета Южной Калифорнии создали квантовый компьютер на основе алмаза, преодолев проблему декогеренции - "шума", который является одним из самых главных технических препятствий на пути создания квантовых компьютеров.

Современные квантовые компьютеры, как правило, очень малы и пока не могут конкурировать в быстродействии с традиционными компьютерами. Эксперимент американских ученых показывает жизнеспособность твердотельных квантовых компьютеров, которые, в отличие от современных опытных образцов на жидкой основе, могут быть масштабированы и применяться на практике. Ученые создали алмазный квантовый компьютер с двумя квантовыми битами, так называемыми кубитами. В отличие от традиционных битов, которые работают с состояниями "1" или "0", квантовый компьютер может работать, как с "1" и "0", так и с обоими состояниями одновременно. Это называется состоянием суперпозиции и позволяет квантовым компьютерам выполнять миллионы вычислений одновременно.

Как и все алмазы, алмаз, используемый в эксперименте, имел примеси. В ювелирном деле чем больше примесей, тем менее ценен алмаз, поскольку это снижает его блеск и прозрачность. Однако для квантового компьютера примеси, наоборот, полезны. Так, спин ядра азота внутри алмаза стал первым кубитом, а электрон - вторым. Электроны меньше ядер и выполняют вычисления гораздо быстрее, но они также подвержены более быстрой декогеренции. Кубит на основе ядра (которое по размеру больше электрона) работает гораздо стабильнее, хоть и медленнее. Благодаря использованию ядра в качестве кубита время декогеренции удалось растянуть на миллисекунды, чего достаточно для надежных вычислений.

Хотя твердотельные вычислительные системы существовали и раньше, американским ученым впервые удалось "встроить" в нее защиту от декогеренции и сделать важный шаг на пути к применению квантовых компьютеров. Команда исследователей доказала, что их система действительно работает в квантовом режиме и практически полностью соответствует алгоритму Гровера.

<< Назад: Прозрачный чип памяти 12.04.2012

>> Вперед: У Земли есть свои минилуны 11.04.2012

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Не вся растительная пища полезна для психики 10.09.2026

Растительная пища традиционно считается одной из основ здорового рациона, поэтому специалисты по питанию обычно рекомендуют чаще включать в меню овощи, фрукты, цельнозерновые продукты и другие продукты растительного происхождения. Однако важна не только принадлежность пищи к растительной категории, но и способ ее обработки, количество сахара и другие характеристики рациона. Исследование иранских ученых показывает, что разные варианты растительного питания могут по-разному отражаться на психологическом состоянии человека. К такому выводу пришли исследователи из Исфаханского университета медицинских наук. Они изучали взаимосвязь между характером питания и эмоциональным состоянием взрослых людей, уделяя особое внимание симптомам депрессии и тревожности. Результаты работы были опубликованы в научном журнале PLOS One. При этом специалисты не утверждали, что отдельные продукты непосредственно вызывают депрессию: речь шла о статистической связи между определенными пищевыми привычками и сос ...>>

Подвесной робот Stringman для уборки комнаты 10.09.2026

Домашняя робототехника в основном развивается вокруг двух привычных направлений: роботов-пылесосов и многофункциональных гуманоидных машин. Но далеко не все задачи требуют колесной платформы или сложного человекоподобного механизма. Инженер Натаниэль Нифонг (Nathaniel Nifong), основатель стартапа Newfangled, предложил необычную альтернативу - подвесного робота Stringman, способного перемещаться над полом и самостоятельно собирать разбросанные предметы. Вместо того чтобы передвигаться по поверхности помещения, Stringman использует принцип, знакомый по тросовым системам камер Spidercam, применяемым на стадионах. В четырех верхних углах комнаты устанавливаются натяжные блоки, от которых к центральному рабочему модулю идут тонкие, но прочные тросы. Изменяя их натяжение, система может перемещать манипулятор практически в любую точку обслуживаемого пространства. Такое решение позволяет обойти некоторые ограничения традиционных роботов на колесах. Подвесной механизм не сталкивается с пр ...>>

Микрогравитация не ослабляет сердечные клетки 09.09.2026

Продолжительное пребывание в космосе подвергает человеческий организм воздействию условий, с которыми он никогда не сталкивается на Земле. Микрогравитация изменяет распределение жидкостей, способствует потере костной и мышечной массы, а космическое излучение способно повреждать ДНК. Особое значение для будущих длительных экспедиций имеет состояние сердечно-сосудистой системы. Новый эксперимент с мышами на борту Международной космической станции показал, что клетки сердечной мышцы могут сохранять силу сокращения даже после нескольких недель пребывания в микрогравитации. Исследователи давно наблюдают за тем, каким образом отсутствие привычной земной гравитационной нагрузки отражается на организме. В космосе жидкости перераспределяются в сторону верхней части тела, позвоночник немного растягивается, из-за чего рост временно увеличивается, а скелетные мышцы постепенно теряют массу и силу. Однако сердечная мышца работает в несколько иных условиях, поэтому специалисты Чикагского университ ...>>

Квантовый процессор IBM Nighthawk R2 09.09.2026

Квантовые компьютеры пока существенно уступают классическим системам в универсальности, однако в специализированных задачах они уже демонстрируют впечатляющие возможности. При этом важна не только вычислительная мощность отдельных кубитов, но и скорость, с которой процессор способен выполнять последовательность квантовых операций. Именно на сокращение таких задержек специалисты IBM сделали ставку при создании нового процессора Nighthawk R2, оснащенного 120 программируемыми кубитами. Главным достижением Nighthawk R2 стала значительно более высокая скорость выполнения квантовых схем. Новый процессор способен обрабатывать более 100 тысяч схем в секунду, тогда как предшествующий Heron выполнял около 4 тысяч. Такой разрыв связан не столько с увеличением количества кубитов, сколько с устранением одного из узких мест квантовых вычислений - длительного промежутка между последовательными запусками программ. В предыдущей архитектуре Heron после завершения вычисления кубит необходимо было и ...>>

Горячие напитки высвобождают миллионы частиц пластика 08.09.2026

Бумажные стаканчики давно стали привычной альтернативой пластиковым: их используют в кофейнях, офисах и заведениях быстрого питания для кофе, чая и других напитков. Однако название "бумажный" не означает, что такая посуда полностью состоит из бумаги. Чтобы стаканчик не размокал, его внутреннюю поверхность покрывают тонким слоем полимера. Исследователи из Университета Квинсленда решили выяснить, что происходит с этими покрытиями при контакте с горячей жидкостью, и обнаружили, что вместе с напитком из них могут высвобождаться чрезвычайно мелкие частицы пластика. В ходе лабораторных экспериментов специалисты изучили два типа одноразовых бумажных стаканчиков. В одном случае внутренняя поверхность была защищена традиционным полиэтиленовым покрытием, а в другом использовался полимер на основе полимолочной кислоты (PLA), который часто рассматривается в качестве более экологичной альтернативы обычному пластику. Полимолочная кислота способна биологически разлагаться при определенных условиях ...>>

Случайная новость из Архива Секрет разных математических способностей 20.10.2025 Вопрос о том, почему одни дети преуспевают в математике, а другие испытывают трудности, давно интересует психологов, педагогов и генетиков. Исследования показывают, что способности к вычислениям формируются под влиянием как врожденных, так и внешних факторов, а понимание этих механизмов важно для эффективного обучения. Профессор Юлия Ковас из Голдсмитского университета Лондона, генетик и психолог, провела масштабное исследование близнецов, охватившее около 10 000 пар однояйцевых и разнояйцевых детей. Ученые наблюдали за развитием математических навыков с рождения, изучая, как на них влияют генетика и окружающая среда. По словам Ковас, генетический компонент объясняет примерно 50-60% вариаций математических способностей в средней школе и во взрослом возрасте, при этом среда и личные усилия остаются значимыми. Однако врожденные способности - не единственный фактор. Исследования показывают, что мысли, эмоции и убеждения ребенка также сильно влияют на успехи в математике. Когда детям говорят, что математика им "не дается" или они получают низкие оценки, формируется так называемый "заколдованный круг": тревога усиливается, ребенок избегает занятий, оценки падают, и страх перед предметом только возрастает. В Университете Лафборо провели эксперимент с детьми 9-10 лет, изучая связь между рабочей памятью и тревожностью перед математикой. Школьники выполняли устные арифметические задания, одновременно запоминая набор слов. Результаты показали, что дети с высокой тревожностью перед математикой справлялись хуже, что подтверждает влияние психологического состояния на когнитивные функции. Работа профессора Брайана Баттерворта из Университетского колледжа Лондона выявила, что у людей есть врожденное чувство чисел, даже если они никогда не обучались счету. Однако у некоторых этот механизм работает менее эффективно, что объясняет трудности в овладении арифметикой. Около 5% людей страдают дискалькулией - состоянием, сопоставимым по распространенности с дислексией, когда человеку сложно выполнять даже простые вычисления, например, 5?8 или 6+16. Доктор Иро Ксениду-Дерву из Университета Лафборо сравнивает изучение математики со строительством ментальной стены: чтобы перейти на следующий уровень, необходимо постепенно закладывать прочный фундамент знаний. Пропуск "кирпичиков" приводит к пробелам в понимании и снижению уверенности в своих силах. Кроме индивидуальных факторов, важна система образования. Профессор Ковас отмечает результаты PISA, международной программы оценки качества обучения: Китай и Финляндия входят в число лидеров благодаря тому, что в школах уделяют внимание базовым знаниям и математическому мышлению. В Китае учителям разрешено проводить лишь один-два урока в день, что дает им время на подготовку. В Финляндии учителя проходят пятилетнюю академическую подготовку, а конкуренция на вакансии высокая, что обеспечивает высокий уровень профессионализма.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026