Η Toshiba φέρνει πιο κοντά τους κβαντικούς υπολογιστές

14 Ιουνιου 2010
Posted in Επικαιρότητα

Μια νέα εφεύρεση της ιαπωνικής εταιρίας Τοσίμπα φέρνει ένα πιο βήμα κοντά στην υλοποίηση των περιπόθητων κβαντικών υπολογιστών. Πρόκειται για την ανακάλυψη μιας νέας μικροσκοπικής ηλεκτρονικής συσκευής, της Διόδου Εκπομπής Εναγκαλισμένου Φωτός (ELED), που μπορεί να παράγει το λεγόμενο (κβαντικά) «εναγκαλισμένο» (ή «περιπεπλεγμένο») φως.

Ερευνητές του ερευνητικού κέντρου της Toshiba Corp. στη Βρετανία, σε συνεργασία με βρετανούς συναδέλφους τους του ιστορικού Εργαστηρίου Κάβεντις του πανεπιστημίου του Κέμπριτζ, παρουσίασαν τη σχετική επιστημονική εργασία στο περιοδικό “Nature”, σύμφωνα με το πρακτορείο Ρόιτερ και τo Νew Scientist, και ανακοίνωσαν ότι τα ELED ανοίγουν το δρόμο για μελλοντικά πανίσχυρα τσιπ ημιαγωγών. Θεωρητικά, οι κβαντικοί υπολογιστές μπορούν να λύσουν ταυτόχρονα πολλά προβλήματα, με αποτέλεσμα μέσα σε λίγα μόνο δευτερόλεπτα να δίνουν απαντήσεις σε ερωτήματα, τα οποία χρειάζονται χρόνια για να επιλυθούν ή να απαντηθούν με τα σημερινά υπολογιστικά μηχανήματα.

Όμως, στην πράξη, έχει αποδειχτεί πολύ δύσκολη η χειραγώγηση των παράξενων δυνάμεων και ιδιοτήτων της κβαντικής φυσικής, σε επίπεδο ατόμων, φωτονίων και άλλων σωματιδίων. Αυτή τη φορά όμως, η ερευνητική ομάδα της Τοσίμπα υπό τον Άντριου Σιλντς πιστεύει ότι έκανε ένα σημαντικό βήμα προόδου με την μορφή μιας απλής στην κατασκευή συσκευής, που μπορεί να συνδεθεί με μια μπαταρία και να παράγει «κβαντικά εναγκαλισμένο» φως «κατά παραγγελία».

Προς το παρόν, οι ερευνητές δεν έχουν κάνει κβαντικούς υπολογισμούς, όμως θεωρούν ότι μέσα σε μια πενταετία θα έχουν αναπτύξει βασικά κβαντικά υπολογιστικά κυκλώματα, που θα χρησιμοποιούν την τεχνολογία των ELED.

Οι κβαντικοί υπολογιστές που βασίζονται σε οπτικές διαδικασίες, χρειάζονται ένα μεγάλο αριθμό «εναγκαλισμένων» φωτονίων, δηλαδή σωματιδίων-κυμάτων του φωτός που να συνδέονται κβαντικά με τέτοιο τρόπο, ώστε να υπάρχουν σε δύο πιθανές καταστάσεις ταυτόχρονα και να αλληλοεπηρεάζονται εξ αποστάσεως (ιδιότητες που είχαν κάνει ακόμα και τον Αϊνστάιν να τις θεωρεί «στοιχειωμένες»).

Μέχρι σήμερα, η δημιουργία «εναγκαλισμένου» φωτός είχε καταστεί δυνατή με την χρήση κρυστάλλων, που διασπούν το φως ογκωδών λέιζερ σε ζεύγη φωτονίων. Όμως η μέθοδος αυτή δεν έχει ακόμα αξιοπιστία, επειδή μερικές φορές παράγονται δύο ζεύγη φωτονίων, άλλες φορές ένα και καμιά φορά κανένα, με συνέπεια να μην μπορεί να βασιστεί κανείς σε αυτή την τεχνολογία για τη δημιουργία ενός αλάνθαστου κβαντικού υπολογιστή.

Από την άλλη, η νέα ELED της Τοσίμπα χρησιμοποιεί τη συμβατική τεχνολογία των ημιαγωγών και κατασκευάζεται από αρσενίδιο του γαλλίου, ένα κοινό υλικό στην οπτο-ηλεκτρονική. Οι ELED μοιάζουν με τις συμβατικές διόδους εκπομπής φωτός (LED) που ήδη χρησιμοποιούνται ευρέως στα καταναλωτικά ηλεκτρονικά προϊόντα και στο σύγχρονο φωτισμό, όμως περιέχουν και μια πρόσθετη μικροσκοπική κβαντική περιοχή (με μέγεθος μόλις δέκα νανομέτρων, δηλαδή δέκα δισεκατομμυριοστών του μέτρου), όπου ένα εναλλασσόμενο ηλεκτρικό ρεύμα 80 Mhz μετατρέπεται σε «εναγκαλισμένο» φως.

Άλλες ερευνητικές ομάδες ανά τον κόσμο προτιμούν να χρησιμοποιούν άτομα ή ηλεκτρόνια, αντί για φωτόνια, ως «δομικούς λίθους» για τη δημιουργία των πρώτων κβαντικών υπολογιστών. Όταν (και εάν) επιτέλους υλοποιηθούν οι κβαντικοί κομπιούτερ, αναμένεται να δώσουν διέξοδο στη σημερινή τεχνολογία, η οποία, με τα υπάρχοντα υλικά και τις διαθέσιμες τεχνικές, δυσκολεύεται όλο και περισσότερο να σμικραίνει συνεχώς τα «τσιπάκια» πυριτίου. Έτσι, αναμένεται ότι ,αργά ή γρήγορα, η συνεχής σμίκρυνση (που ισοδυναμεί με ολοένα μεγαλύτερη επεξεργαστική ισχύ και ταχύτητα των υπολογιστών) αναπόφευκτα θα «πιάσει ταβάνι» - εκτός και την κατάλληλη στιγμή εμφανιστούν πια τα κβαντικά «τσιπάκια».

11/06/2010 - enet.gr