Ανακοινώθηκε το πρώτο κβαντικό κύκλωμα

Αυστραλοί επιστήμονες δημιούργησαν το πρώτο κβαντικό κύκλωμα στον κόσμο. Με τον όρο “κβαντικό κύκλωμα”, εννοούμε όλα τα βασικά χαρακτηριστικά που χρειάζεται ένα τυπικό chip υπολογιστή, αλλά σε κβαντική κλίμακα. Η δημιουργία του χρειάστηκε εννέα χρόνια.

Το κύκλωμα είναι πλήρως λειτουργικό και μάλιστα δοκιμάστηκε στη μοντελοποίηση ενός μικρού μορίου, του οποίου τα άτομα βρίσκονται σε πολλαπλές κβαντικές καταστάσεις. Βρισκόμαστε ουσιαστικά στα πρόθυρα χρήσης της κβαντικής επεξεργασίας για να καταλάβουμε περισσότερα για τον κόσμο γύρω μας.

Το 1950 ο Richard Feynman είπε πως δε θα καταλάβουμε ποτέ πώς λειτουργεί ο κόσμος εκτός κι αν αρχίσουμε να τον κατασκευάζουμε στην ίδια κλίμακα. Αν αρχίσουμε να καταλαβαίνουμε τα υλικά σε αυτό το επίπεδο, μπορούμε να σχεδιάσουμε πράγματα που δεν έχουμε κάνει ποτέ ξανά. Το ερώτημα είναι αν μπορούμε πραγματικά να ελέγξουμε τη φύση σε αυτό το επίπεδο.

Για τη δημιουργία του κυκλώματος οι επιστήμονες χρησιμοποιήσαν ένα μικροσκόπιο στο απόλυτο κενό για να τοποθετήσουν τα κβαντικά σωματίδια με ακρίβεια μεγαλύτερη του νανομέτρου, ώστε να μιμούνται τις κινήσεις των ηλεκτρονίων σε μονούς και διπλούς δεσμούς άνθρακα σε ένα μόριο πολυακετυλενίου. Η προσπάθεια δεν ήταν εύκολη αφού έπρεπε να βρουν πόσα άτομα φωσφόρου έπρεπε να βρίσκονται σε κάθε κβαντικό σωματίδιο και ακριβώς πόσο μακριά μεταξύ τους έπρεπε να βρίσκονται τα σωματίδια. Έπειτα έπρεπε να δημιουργήσουν ένα μηχάνημα ακριβείας για να τοποθετήσει τα σωματίδια όπως πρέπει μέσα στο chip σιλικόνης.

Το τελικό chip διαθέτει 10 κβαντικά σωματίδια, κάθε ένα αποτελούμενο από ένα μικρό αριθμό ατόμων φωσφόρου. Οι διπλοί χημικοί δεσμοί προσωμοιώθηκαν τοποθετώντας τα σωματίδια σε μικρότερη απόσταση από αυτά με μονούς δεσμούς.

Μία από τις πιθανές εφαρμογές των κβαντικών υπολογιστών είναι η μελέτη τεχνητής φωτοσύνθεσης και πώς το φως μετατρέπεται σε χημική ενέργεια μέσω οργανικών αντιδράσεων. Μία άλλη εφαρμογή μπορεί να είναι η δημιουργία λιπασμάτων κάνοντάς τα πιο αποδοτικά, εξοικονομώντας αρκετή ενέργεια και χρήματα.

Η διάρκεια των εννέα ετών από τη δημιουργία του πρώτου κβαντικού τρανζίστορ στη δημιουργία ενός κυκλώματος ταιριάζει με την εξέλιξη των παραδοσιακών υπολογιστών. Το πρώτο τρανζίστορ δημιουργήθηκε το 1947 και το πρώτο κύκλωμα το 1958.

Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο Nature.