Δημοφιλείς Αναρτήσεις

Επιλογή Συντάκτη - 2019

Κβαντική περιστροφή σε μοριακούς υπολογιστές

Anonim

Εάν υπήρχαν κβαντικοί υπολογιστές, θα έφερναν επανάσταση στον υπολογιστή, όπως τον ξέρουμε. Με βάση τις θεμελιώδεις ιδιότητες της ύλης, η δυναμική δύναμη αυτών των θεωρητικών workhorses θα λύσει τα προβλήματα με έναν νέο τρόπο, θα σπάσει τους εξαιρετικά πολύπλοκους κώδικες κατασκόπων και θα επεξεργαστεί με ακρίβεια τα χημικά συστήματα. Αυτή την εβδομάδα στην ACS Central Science, οι ερευνητές δημιουργούν έξυπνα σχεδιασμένα μόρια για να πάρουν ένα βήμα πιο κοντά σε αυτόν τον στόχο.

διαφήμιση


Οι παραδοσιακοί υπολογιστές βασίζονται σε τρανζίστορ που καταλαμβάνουν μία από τις δύο πολιτείες - αυτό ακριβώς αναφέρονται σε αυτά τα αρχετυπικά μηδενικά και σε αυτά και κάθε ψηφίο είναι ένα "κομμάτι". Ο κβαντικός υπολογισμός θα χρησιμοποιεί τρία κράτη, βελτιώνοντας την ικανότητα αποθήκευσης πληροφοριών εκθετικά. Ενώ μια μικρή εφαρμογή όπως το Angry Birds καταλαμβάνει περίπου 40.000 τυποποιημένα κομμάτια, ένας υπολογιστής που κατασκευάζεται με 1.000 κβαντικά κομμάτια ή «qubits» θα μπορούσε εύκολα και γρήγορα να σπάσει τα σύγχρονα συστήματα κρυπτογράφησης ή πιο συγκεκριμένα τον τρόπο με τον οποίο ένας υποψήφιος φαρμακευτικός ένα άτομο. Η μεγαλύτερη πρόκληση της κβαντικής πληροφορικής, ωστόσο, είναι να κάνει το qubit. Μερικά από τα πιο ελπιδοφόρα qubits σήμερα χρησιμοποιούν ηλεκτρόνια, συγκεκριμένα την κατάσταση "spin" τους. Η περιστροφή μπορεί να έχει δύο καταστάσεις, ακριβώς όπως ένα κομμάτι, αλλά και ένας συνδυασμός και των δύο για να σχηματίσει ένα τρίτο κράτος, που ονομάζεται "υπέρθεση". Αλλά πολύ λίγα μόρια παραμένουν στην κατάσταση υπερβολής αρκετά μακρά για να μετρήσουν, πράγμα που τους καθιστά δύσκολο να χρησιμοποιηθούν στον υπολογισμό. Ένας λόγος είναι ότι η αλληλεπίδραση των περιστροφών στους περισσότερους πυρήνες μπορεί να επηρεάσει τα ηλεκτρονικά. Για να έρθουν πιο κοντά σε ένα πραγματικό, λειτουργικό qubit, οι Danna Freedman και οι συνεργάτες της στράφηκαν σε μεταλλικά συγκροτήματα, όπου οι περισσότερες από αυτές τις προβληματικές πυρηνικές περιστροφές εξαλείφθηκαν.

Ο Freedman και συνεργάτες συνθέτουν σύμπλοκα βαναδίου με βραχίονες από άνθρακα και θείο. Όσο το σύστημα κρατήθηκε κρύο, αυτά τα μόρια διατηρούσαν την υπέρθεση περισσότερο από οποιαδήποτε μεταλλικά σύμπλοκα που είχαν αναφερθεί προηγουμένως. Διατήρησαν επίσης αυτό το κράτος για όσο χρονικό διάστημα βρίσκονται υπό εξέταση άλλα χύμα υλικά. Αυτά τα νέα μόρια δείχνουν ότι υπό τις κατάλληλες συνθήκες, τα ανόργανα σύμπλοκα μπορούν να λειτουργήσουν ως βιώσιμα qubits. Επιπλέον, τα σύμπλοκα μπορεί να αποδειχθούν ανώτερα από άλλα πιθανά υλικά επειδή η καθορισμένη χημική δομή τους θα μπορούσε να επιτρέψει ευκολότερα τον οργανωμένο σχεδιασμό λειτουργικών συσκευών. Για να πάρετε μια μικρή μετα: είναι πιθανό ότι μια μέρα οι υπολογιστές που κατασκευάζονται από λίγα μόνο μικρά μόρια θα χρησιμοποιηθούν για να κάνουν προβλέψεις για άλλα μόρια.

διαφήμιση



Ιστορία Πηγή:

Υλικά που παρέχονται από την American Chemical Society . Σημείωση: Το περιεχόμενο μπορεί να επεξεργαστεί για στυλ και μήκος.


Βιβλιογραφία :

  1. Joseph M. Zadrozny, Jens Niklas, Oleg G. Poluektov, Danna Ε. Freedman. Χρόνος συνοχής ανά χιλιοστό του δευτερολέπτου σε μια συντονισμένη μοριακή ηλεκτρονική περιστροφή . ACS Central Science, 2015; DOI: 10.1021 / acscentsci.5b00338