Neue Entdeckung hilft, die Lücke zur optisch kontrollierten Quantenberechnung zu schließen

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Wissenschaftler vom Ames Laboratory, Brookhaven National Laboratory und der University of Alabama Birmingham haben einen lichtinduzierten Schaltmechanismus in einem Dirac-Halbmetall entdeckt.

Der Mechanismus etabliert einen neuen Weg zur Steuerung des topologischen Materials, angetrieben durch die Hin- und Herbewegung von Atomen und Elektronen, der topologische Transistor- und Quantenberechnungen mit Lichtwellen ermöglichen wird.So wie die heutigen Transistoren und Fotodioden vor mehr als einem halben Jahrhundert die Vakuumröhren ersetzt haben, so suchen die Wissenschaftler nach einem ähnlichen Sprung nach vorn bei den Konstruktionsprinzipien und neuartigen Materialien, um Quantencomputerfähigkeiten zu erreichen.

Die derzeitige Rechenkapazität steht vor enormen Herausforderungen in Bezug auf Komplexität, Stromverbrauch und Geschwindigkeit; um die physikalischen Grenzen zu überschreiten, die durch die immer heißer und schneller werdende Elektronik und Chips erreicht werden, sind größere Fortschritte erforderlich.

Vor allem in kleinem Maßstab sind solche Fragen zu einem großen Hindernis für die Verbesserung der Leistung geworden.”Die Lichtwellentopologie versucht, all diese Herausforderungen zu bewältigen, indem sie quantenperiodische Bewegungen antreibt, um Elektronen und Atome über neue Freiheitsgrade, d.h.

die Topologie, zu führen und Übergänge ohne Erwärmung bei noch nie dagewesenen Terahertz-Frequenzen, definiert als eine Billion Zyklen pro Sekunde, Taktraten, zu induzieren”, sagte Jigang Wang, ein leitender Wissenschaftler am Ames Laboratory und Professor für Physik an der Iowa State University.

Dieses neue kohärente Regelungsprinzip steht in krassem Gegensatz zu allen bisher verwendeten Gleichgewichtsabstimmungsmethoden wie elektrische, magnetische und Dehnungsfelder, die wesentlich langsamere Geschwindigkeiten und höhere Energieverluste aufweisen”.Die breite Einführung neuer Berechnungsprinzipien, wie z.B.

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Quantencomputing, erfordert den Bau von Geräten, in denen fragile Quantenzustände vor ihrer lauten Umgebung geschützt werden.

Ein Ansatz ist die Entwicklung der topologischen Quantenberechnung, bei der Qubits auf “Symmetrie-geschützten” Quasiteilchen basieren, die immun gegen Rauschen sind.

Aber Wissenschaftler, die diese Studien….

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