Новый квантовый прорыв может привести к сверхэффективной электронике

Автор: Хейли Заремба, OilPrice.com,

• Ученые используют квантовую физику для разработки новых методов производства энергии, направленных на удовлетворение растущих потребностей вычислительной отрасли в энергии.

• Исследователи из Массачусетского технологического института разработали новый подход к наблюдению за квантовой Эффект Холла, имитируя его сверхохлажденными атомами натрия, позволяет глубже изучать поток электронов без трения.

• Этот прорыв в понимании физики «передового состояния» может привести к высокоэффективным электронным схемам и квантовым компьютерам, предлагая решение для потери энергии в данных и передачи энергии.

Ученые все ближе и ближе к раскрытию сложного танца квантовой физики, чтобы революционизировать способ производства энергии. Поскольку вычислительная промышленность угрожает исчерпать энергию на фоне бума искусственного интеллекта, ученые стремятся воплотить квантовые вычисления в реальность как средство решения критических дилемм энергетической безопасности, а также перевернуть вычислительные технологии с ног на голову.

Мы знаем, что потенциал квантовой физики и квантовых вычислений огромен в энергетическом секторе, но мы все еще многого не понимаем о науке, стоящей за этим. Наблюдение за квантовым миром чрезвычайно сложно, потому что поведение и реакции происходят в таком крошечном масштабе и так быстро, что процессы почти невидимы для людей.

Но ученые все лучше справляются с этой проблемой. В Массачусетском технологическом институте исследователи разработали гениальный способ масштабирования воссоздания квантовой Эффект Холла позволяет более эффективно наблюдать явление, которое обычно происходит в масштабе, слишком малом и слишком быстром для изучения. Вместо того, чтобы наблюдать за электронами, команда MIT нашла способ сверхохлаждения атомов натрия и управления их пространственным расположением с помощью лазеров таким образом, чтобы они могли имитировать интересующее их явление — так называемое «крайнее состояние». "

Обычно электроны свободно движутся во всех направлениях, случайно рассеиваясь при столкновении с препятствием из-за трения. Однако в определенных контекстах и с определенными экзотическими материалами они ведут себя по-разному, сливаясь вместе и в одном направлении по краю материала. Это называется квантовым эффектом Холла. И теперь ученые Массачусетского технологического института нашли способ осмысленно изучить этот эффект, чтобы однажды мы могли использовать физику «крайнего состояния» для революции вычислений с практически безграничной энергией.

«В этом редком «краевом состоянии» электроны могут течь без трения, легко скользя вокруг препятствий, поскольку они придерживаются своего потока, ориентированного на периметр», — объясняет новостная статья MIT. "В отличие от сверхпроводника, где все электроны в материале текут без сопротивления, ток, переносимый ребрами, происходит только на границе материала. "

Отсутствие сопротивления означает отсутствие потерь энергии, что может иметь огромные и разрушительные последствия практически для любого сектора, который использует современные технологии. Согласно отчету от Interesting Engineering, «такое движение электронов без трения может обеспечить передачу данных и энергии через устройства без каких-либо потерь передачи, что приводит к разработке сверхэффективных электронных схем и квантовых компьютеров». "

Квантовые вычисления привлекают все большее внимание своим потенциалом фундаментального изменения вычислительных процессов таким образом, чтобы повысить эффективность и тем самым резко снизить энергетические потребности технологического сектора. В некоторых приложениях квантовые компьютеры могут быть в 100 раз более энергоэффективными, чем современные суперкомпьютеры. Это может иметь огромные последствия для ИИ и его растущего энергетического следа, поскольку квантовые вычисления могут быть особенно хорошо подходят для обработки ИИ.

В то время как обычные вычисления являются двоичными, с 1 и 0, служащими в качестве переключателей, квантовые вычисления работают через кубиты, которые могут одновременно включаться и выключаться, как монета, вращающаяся в воздухе, прежде чем она приземлится в виде голов или хвостов. Это одновременное состояние называется суперпозицией, и оно может полностью изменить основы вычислений.

Квантовым вычислениям и квантовой физике в целом еще предстоит пройти долгий путь, прежде чем они войдут в какую-либо коммерческую область. Но наше понимание этих явлений и их потенциальных применений в энергетическом и технологическом секторах быстро развивается. Недавний прорыв в Массачусетском технологическом институте, обеспечив надежный и более заметный подход к квантовым процессам, может катализировать квантовые эксперименты, приближая нас на один важный шаг к будущему с бесконечной энергией.