Michelle Simmons og hennes University of NSW team gjør fremskritt i å utvikle en sann superdatamaskin, forfølge ideen om at billige silisium er nøkkelen
Prof Michelle Simmons, fra University of New South Wales, er blant de racing å bygge verdens første praktiske quantum datamaskinen.
Foto: Dan Hvit/UNSW
@MelissaLDavey
Fredag 1. januar 2016 23.08 GMT
Rundt om i verden, team av ingeniører, fysikere, matematikere og ingeniører bruker alle slags eksotiske materialer i kampen om å bygge verdens første praktiske quantum datamaskinen, kan behandle mengder data i løpet av noen timer som ville ta dagens datamaskiner millioner av år.
Cesium, aluminium, titan, niob reiser og diamond er blant stoffene som blir brukt av forskere prøver å finne ut hvilke som best vil tillate partikler, for å opprettholde en delikat quantum staten superposisjon, der partikler som eksisterer på tvers av flere, tilsynelatende counterintuitive stater på samme tid.
Men avgjørelsen av forskere ved University of New South Wales (UNSW) for å bruke billige og allment tilgjengelig silicon, byggesteinen i alle moderne elektronisk utstyr, har ført til betydelige fremskritt i sine forsøk på å vinne quantum rase.
Relatert: Kvante-datamaskiner et skritt nærmere virkeligheten etter silicon koding gjennombrudd
Lagets medlemmer mener at fordi silisium er allerede allment tilgjengelig og brukes i enheter som bærbare pc-er og mobiltelefoner vil det være enklere å produsere og eksklusive verdens første fungerende quantum datamaskinen. Og deres tro på det han har betalt utbytte.
Så banebrytende har sine funn er at det i desember, Telstra annonsert en i-prinsippet engasjement av $10m over de neste fem årene til teamet på universitetets kompetansesenter for quantum computation-og kommunikasjonsteknologi, og Commonwealth Bank of Australia også lovet $10m.
Prof Michelle Simmons er direktør for senter og et internasjonalt anerkjente quantum forsker. I slutten av 1990-tallet, da hun var stipendiat i quantum elektronikk ved Cavendish-Laboratoriet på de BRITISKE Cambridge University, Simmons lese en teoretisk artikkel av Dr Bruce Kane, som da var et kvantesprang forsker ved UNSW.
I papir, Kane legge frem en rent teoretisk forslag til en skalerbar quantum datamaskin basert på kvante-atomer som er innebygd i silisium.
Læreren min trodde jeg kunne gjøre hva jeg ville, og det gjorde en fenomenal forskjell
Michelle Simmons
“Det var noe på kanten av hva som var gjennomførbart, men jeg visste at hvis du kunne gjøre det, ville det være virkelig verdt,” Simmons sier.
“Forslaget lettelse opp på for å bygge individuelle enkelt atom enheter, men det var ingen teknologi for å gjøre det. Han legger fram i papiret to forslag til hvordan det kunne gjøres, tilsvarende teknikker jeg plukket opp i Cambridge. Og etter en stund å tenke på om det var jeg som; ” Ja. Dette kan gjøres’. Jeg kan se det.”
I 1999, Simmons søkte å bli en del av forskerteamet UNSW var å danne for å forsøke å bygge komponenter som er skissert i Kane ‘ s papir. Hun har jobbet for å bringe Kane ‘ s visjon om en kvante-maskin til liv siden den gang.
“Vi har vært ledende for de siste fem årene i silicon,” Simmons sier. “Med de resultatene vi har blitt publisering fra 2010 og utover, er vi viser hvordan vi kan kode informasjon i enkle atomer, hvordan vi kan bygge systemer i silicon, og hvordan vi kan kontrollere disse systemene i silisium.”
Relatert: Schrödinger ‘ s mikrobe: fysikere har tenkt å sette levende organisme i to steder på en gang
I oktober, UNSW forskere ledet av Professor Andrew Dzurak ryddet et stort hinder i å lage silisium-basert kvante-datamaskiner en realitet ved å demonstrere beregninger mellom silisium quantum biter, eller “qubits”, for første gang. Med andre ord, forskere gjort qubits snakke til hverandre, noe ingen forsker hadde klart før.
For å oppnå dette, er det laget konstruert en enhet, kjent som en “quantum logikk gate”, som gjorde beregninger som skal utføres mellom to qubits. Inntil da, hadde forskere ikke er i stand til å gjøre for å få to quantum biter snakke til hverandre for å lage logikk gate, en grunnleggende byggestein som kreves for quantum computing ved hjelp av silisium. Dette er fordi en kvante-maskin bruker sub-atomære partikler, snarere enn transistorer, som sin processing unit, noe som gir den sitt ekstraordinære kraft.
En måned senere et team av forskere fra sentrum, denne gangen ledet av Prof Andrea Morello, vist at en quantum versjon av datamaskinen koden kan være skrevet på en silisium microchip, og gjorde det med det aller høyeste nivå av nøyaktighet som er registrert.
Ved “innviklede” de to qubits, et elektron og kjernen av en enkelt fosfor atom, forskere viste at partikler vært tilkoblet etter at de hadde vært atskilt slik at handlinger utført på en fortsatt påvirket andre.
Dette forviklinger ment forskere kan få tilgang til en quantum computing språk eller kode langt rikere enn standard digitale koder som brukes i vanlige datamaskiner. Disse spesielle koder er viktig for å gi kvante-datamaskiner sin makt.
Når folk ikke forventer ting av deg, som får deg til å ønske å bevise dem feil
Michelle Simmons
“Nå, er vi sikte på å bygge den første quantum integrert krets, som vi sikter mot 2020,” Simmons sier.
“Utover det, må vi gjøre feil, slik at hvis det er feil kommer inn i brikken, og du kan kjøre flere prosesser parallelt for å eliminere slike feil – og at feil og korreksjon vil ta fem år eller så.
“Om vi kan kontrollere kvantetilstander, og alle som på grunnleggende nivå har nå blitt bevist. Big killer er, på hvilket tidspunkt må vi bygge en prosessor som er stor nok, dvs det er raskere enn en klassisk datamaskin?
“Som betyr å bevege seg bort fra små-skala modeller for integrert behandling enheter og prototyper. Det er det som er utfordringen, og som kan gjøres, forventer vi, i løpet av det neste tiåret.”
Simmons, som vant NSW vitenskapsmann av året i 2011 og Eureka-prisen for ledelse i science tidligere i år, har jobbet hardt for å gjøre den svimlende verden av quantum computing mer tilgjengelig for folk. Hun mener vi trenger for å bli komfortable med teknologien, slik at når det ikke blir kommersielt gjennomførbar, brukerne er ikke overveldet av det.
Hun har dukket opp før tusener til å gi en TEDx foredrag som forklarer hennes arbeid, mens hun og hennes team har skapt forklarende videoer der de prøver sitt beste for å skape analogier for å forklare super power kvante-datamaskiner som er i besittelse av.
Hun drives ikke bare av kjærlighet til sitt arbeid og mentoring opp-og-kommende forskere, sier hun, men av en trang til å bevise andre mennesker galt.
“Jeg tror det går tilbake til da jeg var veldig ung, når min far spilte sjakk med min bror,” sier hun. “Jeg pleide å se på og ta den beveger seg i, og en dag spurte jeg min far til å spille med meg,” sier hun.
“Han var ikke forventer det, og han var avvisende til meg, men til slutt sa ja. Jeg slo ham på det første spillet. Når folk ikke forventer ting av deg, som får deg til å ønske å bevise dem feil.”
Simmons ble inspirert til å forfølge vitenskap takket være en “fantastisk fysikk lærer” i videregående skole som brukes til å be henne om å forklare noen av de tøffere konsepter til resten av klassen. Tilbake da, Simmons ønsket å bli en astronaut.
“En dag læreren min tok meg med til rektor’ s kontor, og når vi fikk i det han plukket opp telefonen, ringte et nummer, og gikk telefonen til meg. Han hadde klart å spore opp en AMERIKANSK astronaut og overbevise ham til å snakke til meg om hva jeg måtte gjøre for å bli en.
Relatert: quantum computing era kommer fort…
“Læreren min trodde jeg kunne gjøre hva jeg ville, og det gjorde en fenomenal forskjell. Jeg har forsøkt å spore ham opp for å la ham vite hvordan ting går for meg, men har aldri vært i stand til.”
Hennes arbeid i disse dager er nådeløs. Hennes egen forskning, kombinert med å lese forskningsrapporter for å holde seg à jour med quantum forskning skjer over hele verden, har hun jobbet seks dager i uken.
Hvis kvante-datamaskiner kan bli en realitet, de har potensial til raskt å finne informasjon i en massiv dataset, og være lek-skiftende for felt som medisin, nasjonal sikkerhet, og aeronautics.
“Dette arbeidet er tidkrevende,” Simmons sier. “I det øyeblikket jeg jobber hver søndag, og jeg har tre små barn, så det er tøft for dem.
“Men hvis du er internasjonalt ledende, så du har å holde tritt med alt, og en stor mengde tid går til det. Men jeg tror det er sant for alt i livet; hvis du elsker det, vil du ønsker å gjøre det.”