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빛으로 전자를 조작하는 기술은 상온에서 양자 컴퓨팅을 할 수 있게 한다. 국제 연구팀은 적외선 레이저 펄스가 반도체의 얇은 시트에서 고전적인 1과 0의 두 가지 상태로 전자를 이동시키는 방법을 시연했다. 일반적인 전자 장치는 초당 10 억 비트인 기가 헤르쯔 정도의 영역에 있다. 이 방법은 현재의 전자 장치에 비해 백 만 배 더 빠르다. 양자 컴퓨팅은 인공 지능, 일기 예보 및 약물 설계와 같은 분야를 발전시키는 기존 컴퓨터에서 너무 오랜 시간이 걸리는 문제를 해결할 수 있다. 양자 컴퓨터는 자신의 양자 약학적 비트 또는 큐 비트가 단지 1 또는 0이 아닌 방식으로 계산하지만, 이들 상태의 혼합이로도 가능하다. 고전 컴퓨터에서는 각 비트 구성을 하나씩 저장하고 처리해야 하며 큐 비트 세트는 모든 구성을 이상없이 하나의 실행으로 저장하고 처리 할 수 있어야 한다. 즉, 문제에 대한 가능한 솔루션을 살펴보고 최상의 적합성을 찾으려면 양자 컴퓨팅을 사용하면 훨씬 빠르게 얻을 수 있다. 그러나 양자 상태는 매우 약하기 때문에 큐 비트는 만들기가 어렵다. Intel, IBM, Microsoft, D-Wave와 같은 회사가 추구하는 주요 상용 경로는 전자가 서로 충돌하는 것을 극도로 저온 (-321 ° F 이하)으로 냉각된 와이어 루프로 초전도 회로를 사용한다. 대신에 코히런스(coherence)로 알려진 현상을 통해 공유 양자 상태를 형성한다. 오랫동안 양자 상태에 머무르는 방법을 찾는 것보다 새로운 연구는 상태가 붕괴되기 전에 처리를 수행하는 방법을 보여준다. 장기적으로, 광 신호의 단일 발진보다 빠른 동작을 수행하는 양자 정보 장치를 도입할 현실적인 기회를 발견하게 된다. 이 물질은 비교적 쉽게 만들어지며, 상온의 공기에서 작동하며, 단지 몇 원자 두께에서, 그것은 극도로 소형화된다. 이 물질은 벌집 격자 (honeycomb lattice)에서 텅스텐과 셀레늄의 단일 층이다. 이 구조는 가상스핀 (pseudospin)로 알려진 한 쌍의 전자 상태를 생성한다. 그것은 전자의 회전이 아니라 일종의 각운동량이다. 이 두 가상스핀은 1과 0을 인코딩할 수 있다. 후버 연구팀은 적외선 빛의 빠른 펄스로 전자를 이 상태로 퍼뜨렸고, 단지 몇 펨토초 (1 초당 5 억분의 1 초) 만 지속했다. 초기 펄스는 전자를 하나의 가상 신호 상태로 보내는 원형 편광으로 알려진 자체 스핀을 가지고 있다. 그런 다음 스핀이 없는 빛의 펄스 (선형 편광)는 하나의 가상 신호에서 다른 가상 신호로 전자를 밀어 넣을 수 있다. 이러한 상태를 일반 1과 0으로 처리하면 백 만 배 빠른 클럭 속도로 새로운 종류의 '광파 (lightwave)'컴퓨터를 만들 수 있다. 이 경로를 따라가는 첫 번째 과제는 가상 펄스를 '자유롭게' 뒤집기 위해 레이저 펄스를 사용하는 것이다. 그러나 전자는 두 가상 스핀 사이에 중첩 상태를 형성할 수도 있다. 일련의 펄스를 사용하면 전자가가 간섭 상태가 될 때까지 계산을 수행할 수 있어야 한다. 연구팀은 일련의 연산을 수행할 수 있을 정도로 빠르게 큐 비트를 뒤집을 수 있음을 보여 주었는데, 기본적으로 양자 프로세서에서 작동하기에 충분히 빠르다. 또한, 전자는 섬세한 양자 상태를 방해하지 않고 큐 비트를 읽기 쉽게 하는 빛을 지속적으로 보내고 있다. 시계 방향 원 편광은 하나의 의사 신호 상태를 나타내며, 다른 쪽은 시계 반대 방향을 나타낸다. 양자 컴퓨팅을 향한 다음 단계는 한 번에 2 큐 비트를 얻는 것이다. 이것은 반도체의 평판을 쌓거나 나노 구조 기술을 사용하여 단일 시트 내 큐 비트를 차단할 수 있다. |
