Caros Leitores;
Crédito: CC0 Public Domain
Espera-se que a computação quântica eficiente permita avanços impossíveis nos computadores clássicos. Cientistas do Japão e Sydney colaboraram e propuseram um novo projeto bidimensional que pode ser construído usando a tecnologia de circuito integrado existente. Esse projeto resolve problemas típicos enfrentados pela atual embalagem tridimensional para computadores quânticos ampliados, aproximando o futuro.
A computação quântica está se tornando cada vez mais o foco de cientistas em áreas como física e química e de industriais nas indústrias farmacêutica, de aviões e de automóveis. Globalmente, laboratórios de pesquisa de empresas como Google e IBM estão gastando recursos extensos na melhoria de computadores quânticos, e por boas razões. Os computadores quânticos usam os fundamentos da mecânica quântica para processar quantidades significativamente maiores de informações muito mais rapidamente que os computadores clássicos . Espera-se que, quando a computação quântica com correção de erros e tolerância a falhas for alcançada, o avanço científico e tecnológico ocorrerá em uma escala sem precedentes.
Mas construir computadores quânticos para computação em larga escala está provando ser um desafio em termos de arquitetura. As unidades básicas de um computador quântico são os "bits quânticos" ou "qubits". Estes são tipicamente átomos, íons, fótons, partículas subatômicas, como elétrons, ou elementos ainda maiores que existem simultaneamente em vários estados, possibilitando a obtenção de vários resultados potenciais rapidamente para grandes volumes de dados. O requisito teórico para computadores quânticos é que eles sejam organizados em matrizes bidimensionais (2-D), em que cada qubit seja acoplado ao seu vizinho mais próximo e conectado às linhas e dispositivos de controle externos necessários. Quando o número de qubits em uma matriz é aumentado, torna-se difícil alcançá-los no interior da matriz a partir da borda.
Um grupo de cientistas da Universidade de Ciência de Tóquio, no Japão, do RIKEN Center for Emergent Matter Science, no Japão, e da University of Technology, Sydney, liderados pelo Prof Jaw-Shen Tsai, propõe uma solução exclusiva para esse problema de acessibilidade de qubit, modificando a arquitetura do a matriz qubit. "Aqui, resolvemos esse problema e apresentamos uma microarquitetura supercondutora modificada que não requer nenhuma tecnologia de linha externa 3D e reverte para um projeto completamente plano", escrevem eles. O estudo foi publicado no New Journal of Physics .
Os cientistas começaram com uma estrutura quadriculada de qubit e esticaram cada coluna no plano 2D. Eles então dobraram cada coluna sucessiva uma sobre a outra, formando uma matriz unidimensional dupla chamada matriz bilinear. Isso colocou todos os qubits no limite e simplificou a organização do sistema de fiação necessário. O sistema é 2-D. Nessa nova arquitetura, parte da fiação entre qubit - cada qubit também é conectada a todos os qubits adjacentes em uma matriz - se sobrepõe, mas como essas são as únicas sobreposições na fiação, sistemas 3D locais simples, como pontes aéreas o ponto de sobreposição é suficiente e o sistema geral permanece em 2-D. Como você pode imaginar, isso simplifica consideravelmente sua construção.
Vídeo: https://youtu.be/14a__swsYSU
Os cientistas avaliaram a viabilidade desse novo arranjo por meio de avaliação numérica e experimental, na qual testaram quanto de um sinal foi retido antes e depois de passar por uma ponte aérea. Os resultados de ambas as avaliações mostraram que é possível construir e executar esse sistema usando a tecnologia existente e sem nenhum arranjo 3D.
Os experimentos dos cientistas também mostraram que sua arquitetura resolve vários problemas que afetam as estruturas 3D: são difíceis de construir, há interferência na interferência ou sinal entre ondas transmitidas por dois fios, e os frágeis estados quânticos dos qubits podem se degradar. . O novo design pseudo-2D reduz o número de vezes que os fios se cruzam, reduzindo assim a diafonia e consequentemente aumentando a eficiência do sistema.
No momento em que grandes laboratórios em todo o mundo estão tentando encontrar maneiras de construir computadores quânticos tolerantes a falhas em larga escala, as conclusões deste empolgante novo estudo indicam que esses computadores podem ser construídos usando a tecnologia de circuito integrado 2D existente. "O computador quântico é um dispositivo de informação que excede em muito as capacidades dos computadores modernos", afirma Tsai. A pesquisa nessa direção apenas começou com este estudo, e o professor Tsai conclui dizendo: "Estamos planejando construir um circuito de pequena escala para examinar e explorar mais a possibilidade".
Explorar mais
Mais informações: Hiroto Mukai et al. Circuito de computação quântica supercondutora pseudo-2D para o código de superfície: proposta e testes preliminares, New Journal of Physics (2020). DOI: 10.1088 / 1367-2630 / ab7d7d
Informações da revista: New Journal of Physics
Fornecido por Tokyo University of Science
Fonte: Phys News / por Jaw-Shen Tsai, Universidade de Ciências de Tóquio / 23-04-2020
Obrigado pela sua visita e volte sempre!
HélioR.M.Cabral (Economista,
Escritor e Divulgador de conteúdos da
Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).
Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.
Membro da Society for
Science and the Public (SSP) e assinante de conteúdos científicos da NASA
(National Aeronautics and Space Administration) e ESA (European Space Agency).
Participa
do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao
Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela
NASA.A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica
Brasileira (SAB), como astrônomo amador.
Participa também do projeto The Globe Program / NASA
Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o
objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela
NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric
Administration (NOAA) e U.S Department of State.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
Nenhum comentário:
Postar um comentário