Chalmersin teknillisen yliopiston tutkijat ovat kehittäneet älykkään vahvistimen kvanttitietokoneille. Tämä uusi rakenne kuluttaa vain kymmenesosan nykyisten parhaiden vahvistimien tehosta.
Sisällysluettelo
- Kvanttitietokoneet → ratkaisevat erittäin monimutkaisia tehtäviä.
- Ne tarvitsevat vahvistimia → mutta ne tuottavat lämpöä, joka vahingoittaa kubitteja.
- Uusi ruotsalainen vahvistin → kuluttaa 90 % vähemmän energiaa.
- Se aktivoituu vain tarvittaessa → vähemmän häiriöitä, enemmän tarkkuutta.
- Keskeinen parannus kvanttilaskennan skaalautuvuuteen.
- Tämä voi nopeuttaa kehitystä tekoälyn, terveydenhuollon ja salauksen aloilla.
Älykäs vahvistin lisää kuubittejä tulevaisuuden kvanttitietokoneisiin
Kvanttitietokoneet lupaavat mullistaa tieteen ja teknologian ratkaisemalla ongelmia, joihin nykyiset supertietokoneet eivät pysty. Jotta tämä olisi mahdollista, on tärkeää lukea oikein kuutioiden , kvanttitiedon perusyksiköiden, tuottamat tiedot. Mutta tällä prosessilla on suora vihollinen: lämpö.
Lämpöongelma kvanttilaskennassa
Vahvistimet ovat välttämättömiä kubiteista tulevien erittäin heikkojen signaalien lukemiseen. Vahvistuksen yhteydessä ne kuitenkin tuottavat myös lämpöä. Tämä lämpö häiritsee kvanttitiloja aiheuttaen ilmiön, jota kutsutaan dekohereensiksi ja joka tuhoaa informaation. Tämä on yksi suurimmista esteistä kubittien määrän lisäämiselle ja kvanttitietokoneiden suorituskyvyn parantamiselle.
Läpimurto Ruotsista
Chalmersin teknillisen yliopiston (Ruotsi) tutkijat ovat kehittäneet älykkään vahvistimen, joka kuluttaa vain kymmenesosan parhaiden nykyisin saatavilla olevien vahvistimien tehosta. Lisäksi se aktivoituu vain silloin, kun se on todella tarpeen, mikä vähentää huomattavasti lämmönkehitystä.
Miksi tämä on tärkeää?
- Pienempi energiankulutus → vähemmän lämpöä, vähemmän häiriöitä
- Pulssikäynnistys → tarkka synkronointi kubittisignaalin kanssa
- Parempi tarkkuus tietojen lukemisessa
- Parempi skaalautuvuus → mahdollistaa useampien kubittien integroinnin vaikuttamatta niiden vakauteen
Kuinka uusi vahvistin toimii
Toisin kuin perinteiset vahvistimet, tämä laite toimii pulssitilassa . Tämä tarkoittaa, että se ei ole jatkuvasti päällä , vaan reagoi 35 nanosekunnin kuluessa signaalin pulssin havaitsemisesta. Tämän erittäin nopean vasteen saavuttamiseksi insinöörit käyttivät geneettisen ohjelmoinnin algoritmeja, jotka optimoivat aktivoinnin reaaliajassa.
He kehittivät myös uuden menetelmän vahvistimen kohinan ja vahvistuksen mittaamiseksi tässä piirissä, mikä on avainasemassa sen tehokkuuden testaamisessa.
Ratkaiseva askel kohti suurempien kvanttitietokoneiden kehittämistä
Tämä kehitys ei ole vain asteittaista edistystä. Se on avaintekijä kvanttilaskennan tulevaisuudessa. Kun pyrimme lisäämään kubittien määrää , on tärkeää, että vahvistimet eivät vaaranna järjestelmän vakautta.
Työ on osa Wallenbergin kvanttiteknologiakeskusta, jota tukevat WiTECH ja Smarter Electronic Systems -ohjelma, ja se on toteutettu yhteistyössä ruotsalaisen Low Noise Factory AB -yrityksen kanssa.
Tämän teknologian potentiaali
Vaikutukset ulottuvat tekniikan ulkopuolelle. Tämän tyyppisiä innovaatioita tarvitaan kvanttitietokoneissa globaalien haasteiden ratkaisemiseksi, kuten
- Uusiutuvan sähkön verkkojen optimointi .
- Ympäristöystävällisten materiaalien ja uusien katalyyttien kehittäminen .
- Kvanttimallinnus ilman päästöjä .
- Tietojenkäsittelykeskusten energiankulutuksen vähentäminen .
- Uusien lääkkeiden kehittäminen vähemmillä testeillä ja jätteillä .
Lisäksi energiankulutuksen ja äärimmäisten jäähdytysjärjestelmien tarpeen vähenemisen ansiosta tulevien kvanttitietokoneiden ekologinen jalanjälki minimoituu .
Tämä vahvistin ei vain paranna kvanttiteknologiaa, vaan on myös avaintekijä matkalla kohti tehokkaampaa, skaalautuvaa ja ympäristöystävällisempää laskennan tulevaisuutta.
