가장 빠른 속도로 전자 움직임을 보는 것은 차세대 양자 컴퓨팅의 잠금을 해제하는 데 도움이 될 수 있습니다 새로운 기술은 오늘날의

[아름이]

가장 빠른 속도로 전자 움직임을 보는 것은 차세대 양자 컴퓨팅의 잠금을 해제하는 데 도움이 될 수 있습니다
새로운 기술은 오늘날의 컴퓨터보다 100만~10억 배 빠른 처리 속도를 가능하게 하고 다물체 물리학의 발전에 박차를 가할 수 있습니다.
날짜:
2022년 10월 12일
원천:
미시간 대학교
요약:
기존 또는 양자 컴퓨팅 속도를 최대화하는 열쇠는 전자가 고체에서 어떻게 행동하는지 이해하는 능력에 있으며, 연구자들은 이제 가장 빠른 속도인 아토초 단위로 전자 움직임을 포착했습니다.


기존 또는 양자 컴퓨팅 속도를 최대화하는 열쇠는 전자가 고체에서 어떻게 행동하는지 이해하는 능력에 있으며, 미시간 대학과 레겐스버그 대학의 협력은 전자 움직임을 아토초 단위로 포착했습니다. 이는 지금까지 가장 빠른 속도입니다.

전자가 1000조분의 1초 단위로 움직이는 것을 보면 현재 가능한 것보다 최대 10억 배 빠른 처리 속도를 높이는 데 도움이 될 수 있습니다. 또한, 이 연구는 다물체 물리학 연구를 위한 "판도를 바꾸는" 도구를 제공합니다.

네이처( Nature )에 발표된 연구의 이론적 측면을 주도한 UM의 전기 공학 및 컴퓨터 과학 교수인 Mackillo Kira는 "현재 컴퓨터의 프로세서는 기가헤르츠로 작동하며 이는 작업당 10억분의 1초입니다 . "양자 컴퓨팅에서는 컴퓨터 칩 내의 전자가 초당 수조 번 충돌하고 충돌할 때마다 양자 컴퓨팅 주기가 종료되기 때문에 속도가 매우 느립니다.

"성능을 향상시키기 위해 우리가 필요로 하는 것은 10억 배 더 빠른 전자 운동의 스냅샷입니다. 그리고 지금 우리는 그것을 가지고 있습니다."

레겐스부르크 대학의 물리학 교수이자 이 연구의 교신 저자인 Rupert Huber는 다물체 물리학 분야에서 결과의 잠재적 영향이 컴퓨팅 영향을 능가할 수 있다고 말했습니다.

실험을 주도한 Huber는 "다체 상호 작용은 광학 및 전자 기술에서 흥미로운 상전이에 이르기까지 가장 탐나는 고체 속성 뒤에 있는 미세한 추진력이지만 접근하기가 매우 어려웠습니다."라고 말했습니다. "우리의 솔리드 스테이트 아토클록은 진정한 게임 체인저가 될 수 있으며, 이를 통해 보다 정확하게 맞춤화된 특성을 가진 새로운 양자 재료를 설계하고 미래 양자 정보 기술을 위한 새로운 재료 플랫폼을 개발하는 데 도움을 줄 수 있습니다."

2차원 양자 물질 내에서 전자 움직임을 보기 위해 연구자들은 일반적으로 집중된 극자외선(XUV) 빛의 짧은 버스트를 사용합니다. 이러한 폭발은 원자핵에 부착된 전자의 활동을 나타낼 수 있습니다. 그러나 이러한 폭발에서 운반되는 많은 양의 에너지는 반도체를 통해 이동하는 전자의 명확한 관찰을 방해합니다.

UM 엔지니어와 파트너는 움직일 수 있는 반도체 전자와 일치하는 에너지 규모를 가진 두 개의 광 펄스를 사용합니다. 첫 번째, 적외선 펄스는 전자를 물질을 통해 이동할 수 있는 상태로 만듭니다. 두 번째, 저에너지 테라헤르츠 펄스는 전자를 제어된 정면 충돌 궤적으로 만듭니다. 충돌은 빛의 폭발을 일으키며 정확한 타이밍은 양자 정보와 이국적인 양자 물질 이면의 상호 작용을 모두 드러냅니다.

"우리는 두 개의 펄스를 사용했습니다. 하나는 전자의 상태와 에너지적으로 일치하고 다른 하나는 상태를 변화시키는 두 번째 펄스입니다."라고 Kira가 말했습니다. "우리는 본질적으로 이 두 펄스가 전자의 양자 상태를 어떻게 변화시키는지 촬영한 다음 이를 시간의 함수로 표현할 수 있습니다."

2-펄스 시퀀스는 전자를 가속하는 테라헤르츠 방사선의 진동 주기의 1%보다 더 정밀한 시간 측정을 가능하게 합니다.

Huber는 "이것은 정말 독특하고 개발에 수년이 걸렸습니다."라고 말했습니다. "빛의 단일 진동 주기가 얼마나 터무니 없이 짧고 우리의 시간 분해능은 아직 100배 더 빠르다는 것을 기억한다면 그러한 고정밀 측정이 가능하다는 것은 매우 예상치 못한 일입니다."

양자 물질은 강력한 자기, 초전도 또는 초유체 위상을 가질 수 있으며 양자 컴퓨팅은 기존 컴퓨터에서 너무 오래 걸리는 문제를 해결할 수 있는 잠재력을 나타냅니다. 그러한 양자 기능을 추진하면 결국 현재 우리가 도달할 수 없는 문제에 대한 솔루션을 만들 수 있습니다. 그것은 기초 관찰 과학에서 시작됩니다.

공동 제1저자인 UM 전기 및 컴퓨터 공학 박사 과정 학생인 Markus Borsch는 "아무도 지금까지 확장 가능하고 내결함성이 있는 양자 컴퓨터를 구축할 수 없었고 그것이 어떻게 생겼는지조차 모릅니다."라고 말했습니다. "그러나 고체의 전자 운동이 가장 기본적인 수준에서 어떻게 작동하는지 연구하는 것과 같은 기본 연구는 우리를 올바른 방향으로 이끄는 아이디어를 줄 수 있습니다."

출처 : https://www.sciencedaily.com/