Con un totale di $ 1,8 milioni dal W.M. Keck Foundation e l'Università dell'Arizona, Il professore di scienza e ingegneria dei materiali Pierre Deymier esplora la costruzione di un computer quantistico che utilizza il suono invece delle particelle quantistiche per elaborare le informazioni.

Man mano che le parti del computer diventano più piccole (miliardi di transistor sono ora racchiusi in chip di silicio delle dimensioni di un'unghia) anche le prestazioni del silicio si riducono, e il materiale può surriscaldarsi.

Gli ingegneri sono in corsa per perfezionare i computer quantistici, Quale negozio, trasmettono ed elaborano le informazioni in modi fondamentalmente diversi rispetto ai loro cugini digitali e hanno una capacità di calcolo esponenzialmente maggiore.

Pierre Deymier, un professore di scienza e ingegneria dei materiali dell'Università dell'Arizona, ha ricevuto 900 dollari, 000 sovvenzione del W.M. Fondazione Keck, abbinato dall'UA, per un totale di 1,8 milioni di dollari per costruire un tipo di analogico del calcolo quantistico che potrebbe funzionare come i computer quantistici esistenti e superare i problemi che affliggono gli attuali prototipi di calcolo quantistico.

È un pioniere nel campo della fononica, in cui scienziati e ingegneri manipolano i fononi, quasi-particelle che trasmettono onde sonore e di calore in modi non convenzionali per fornire nuove forme di energia.

Con i suoi collaboratori al progetto, il professor Pierre Lucas e il ricercatore Keith Runge presso il Dipartimento di scienza e ingegneria dei materiali dell'UA, Deymier costruirà un prototipo di computer basato su fononi.

"L'informatica basata su phonon ha il potere di cambiare il mondo come lo conosciamo, " disse Deymier, il capo del dipartimento, "non solo per creare computer più potenti, ma per l'intelligenza artificiale, crittografia e analisi dei big data. Per esempio, un computer fononico potrebbe mappare rapidamente l'intero genoma di una persona per sviluppare terapie mediche più mirate".

Salto quantico nella potenza di calcolo

In binario digitale, o regolare, informatica, le informazioni sono memorizzate sui transistor in "bit" che possono essere in uno dei due stati:1 o 0, simile a on o off.

Nell'informatica quantistica, un bit quantico, o qubit, può trovarsi contemporaneamente in entrambi gli stati, una cosiddetta "sovrapposizione" di stati. Più qubit possono anche essere "impigliati" per formare un insieme che non può essere separato nelle sue parti. Operare sulle informazioni memorizzate in un qubit equivale a operare sulle informazioni memorizzate in tutti i qubit entangled.

Questo è ciò che dà al calcolo quantistico una capacità matematica molto maggiore e può rappresentare l'onda del futuro nell'elaborazione delle informazioni.

Attualmente esistono pochi computer quantistici funzionanti. quelli che lo fanno, come il D-Wave, può eseguire calcoli milioni di volte più velocemente dei computer classici.

Ma hanno problemi, in parte perché i qubit sono estremamente sensibili alle condizioni ambientali come il calore. Per superare questo inconveniente, i ricercatori devono raffreddare i qubit a temperature criogeniche. Il D-Wave occupa un'intera stanza per raffreddarlo a temperature prossime allo zero assoluto sulla scala Kelvin.

Presentazione del Phi-Bit

Deymier crede che i fononi, in unità che ha chiamato "phase-bit" o "phi-bits, "sono la risposta.

Ha dimostrato che le informazioni possono essere memorizzate come phi-bit in uno stato di sovrapposizione, come i qubit, e che più phi-bit possono essere assemblati in modo che non possano essere separati, analogamente all'entanglement di qubit. E i phi-bit sono meno sensibili dei qubit alle condizioni esterne.

"Posso fare phi-bit a temperatura ambiente nel mio laboratorio, " Egli ha detto.

Deymier ha lavorato con Tech Launch Arizona, il braccio di commercializzazione dell'UA, per richiedere più brevetti che circondano una serie di invenzioni phi-bit, compreso il computer quantistico stesso. "Siamo entusiasti di lavorare con Pierre Deymier su più domande di brevetto man mano che la ricerca finanziata dalla Keck Foundation progredisce, " ha detto Bob Sleeper, Responsabile delle licenze TLA per il College of Engineering.

Il potenziale dei phi-bit per trasformare la capacità di elaborazione e gestire i big data sembra illimitato, ha detto Deymier.

"Supponiamo che tu abbia un milione di phi-bit, con ciascuno che ha sia uno 0 che un 1 nei bit di calcolo convenzionali. Ciò significa che la quantità di informazioni che puoi elaborare è di 2 alla potenza di 1 milione, che può essere superiore al numero di atomi nell'universo!"

Ha aggiunto, "Credo che il calcolo quantistico con la fononica sarà fattibile, possibilmente nei prossimi 10 anni".