Wann Graphen wurde erstmals im Jahr 2004 entdeckt, die Wissenschaft schwärmte davon, dass es zu vielen beeindruckenden Leistungen fähig ist, und jetzt beginnen wir langsam, Graphen zu verwenden.
Vor kurzem konnten Forscher des MIT und anderer renommierter Institutionen messen wie lange ein Graphen-Qubit in seinem inkohärenten Zustand bleibt.
Zu komplexe Aussage? Wir werden die Dinge abschwächen. Mit den Prozessoren, die wir auf unseren Computern haben, haben die Halbleiter in ihnen zwei Zustände, 1 und 0.
Informationen werden von diesen Transistoren verarbeitet, die zwischen den Zuständen hin und her wechseln. Diese Art von Operation kann zum Lösen oder Ausführen unserer nativen Apps und Spiele effizient sein, aber zum Lösen komplexer Probleme im Zusammenhang mit Quantencomputern sind die herkömmlichen Systeme nicht ausreichend.
Qubits: In Bits übertragene Quanteninformationen
Um Quantenprobleme effektiv zu lösen, sollten die Qubits oder Quantenbits in einem Zustand bleiben, der zwischen den beiden liegt. Dieser mittlere Zustand ist die Überlagerung zweier extremer Zustände.
Die Zeitdauer, in der diese Qubits im Überlagerungszustand verbleiben können, wird als kohärente Zeit bezeichnet. Dieser Zustand ist jedoch im Vergleich zu 1 oder 0 nicht stabil.
Dies erschwert es den Qubits, längere Zeit in Überlagerung zu bleiben.
Je kohärenter die Zeit ist, die ein Qubit produzieren kann, desto höher ist seine Rechenleistung. Graphen wurde in das Quantencomputing eingeführt, um schnellere und effizientere Prozessoren herzustellen.
Traditionell wurden Qubits hergestellt, indem ein Isolator zwischen zwei supraleitenden Materialien angeordnet wurde. Die resultierende Form wird als "Josephson-Übergang" bezeichnet.
Wenn ein Strom angelegt wird, verschieben sich die Elektronen von einem Supraleiter zum anderen, wodurch unterschiedliche Zustände entstehen. Diese Methode führte aufgrund des hohen Strombedarfs zu einer erheblichen Energieverschwendung. Daher wollten die Wissenschaftler den Isolatoraufbau ändernGraphen war ihre Wahl.
Graphen ist eine 2D-Schicht aus Kohlenstoffatomen mit einer Dicke von nur einem Atom. Die Einführung des neuen Materials schlug größere Vorteile hinsichtlich der Energieeffizienz und der gesamten Rechenleistung vor.
Die Wissenschaftler haben die Graphenschicht mit hexagonalem Bornitrid hBN eingeklemmt. a Van Der Waals Isolator. Anstelle von Strom verwendet das Qubit der Graphenschicht Spannung, um Zustände zu ändern. Dies war viel effizienter und schneller bei der Verarbeitung von Informationen und lieferte gleichzeitig Energieeinsparungen.
Forscher konnten jedoch nicht messen, wie viel Unterschied Graphen auf den Tisch bringt, da ihnen die Ausrüstung oder Methode fehlte, um die jeweilige kohärente Zeit effektiv zu messen.
Graphen-Qubits: Ab sofort fehlerhaft, aber möglicherweise die Zukunft!
Das änderte sich, als die Forscher dank einer Änderung der Eingangsspannung die gleiche Methode, die bei Transistoren zur Änderung ihres Zustands verwendet wurde endlich ein Qubit auf Graphenbasis in seinem kohärenten Zustand nachweisen konnten. Und die kohärente Zeit wurde gemessensein 55 Nanosekunden .
Die neuen Qubits können auch die Anzahl der Qubits / Chips erheblich erhöhen. Mit der elektrischen Stromschleifenmethode konnten nur 1000 Qubits auf einem einzelnen Chip platziert werden.
Mit der spannungsgesteuerten Methode kann die Anzahl der Qubits pro Chip auf den Bereich von Millionen erhöht werden. Die Qubits der elektrischen Stromschleife haben jedoch ihre kohärente Zeit im Bereich von Mikrosekunden.
Dies ist weitaus mehr als die Nanosekunden, die Graphen-Qubits bieten.
Die Forscher arbeiten derzeit daran, wie die kohärente Zeit von Graphen-Qubits effektiv auf das Niveau von Qubits mit elektrischer Stromschleife erhöht werden kann.
Auf diese Weise erhalten wir neue Quantencomputereinheiten, die um ein Vielfaches schneller sind als die heutigen!