Нов пробив в областта на квантовите компютри
Учени от Станфорд са съумели да миниатюризират титано-сапфировите (Ti) лазери, употребявани в квантовите компютри, като са ги създали 10 000 пъти по-малки от предходните модели и са ги вградили в чип. Традиционно всеки сходен лазер коства над 100 000 $. С този новаторски способ обаче учените считат, че индустриалните разноски могат да спаднат до едвам 100 $ за лазер.
Квантовата гражданска война
Квантовите компютри съставляват идната софтуерна гражданска война и дават обещание да вземат решение комплицирани проблеми, които надалеч надвишават опциите на стандартните компютри. Те употребяват правилата на квантовата механика, с цел да правят калкулации с невиждана скорост и успеваемост.
За разлика от обичайните компютри, които употребяват битове, квантовите компютри употребяват кубити. Традиционните битове, употребявани в стандартните компютри, показват информацията в двоична форма – 0 или 1. Кубитите, въпреки това, могат да показват по едно и също време 0, 1 или суперпозиция от двете, с помощта на правилата на квантовата механика като суперпозиция и усложнение.
Суперпозицията разрешава на един кюбит да се намира в няколко положения по едно и също време, което усилва експоненциално изчислителната мощност. Например, до момента в който един обичай може да съставлява единствено две положения (0 или 1), два кубита могат по едно и също време да съставляват четири положения (00, 01, 10, 11). Възможността за едновременна работа с голям брой положения значи, че квантовите компютри могат да правят паралелни калкулации, което обезпечава доста по-голяма изчислителна мощност от стандартните компютри за избрани типове задания.
Освен това квантовото усложнение, различен феномен на квантовата механика, разрешава кубитите да бъдат свързани по този начин, че смяната в положението на единия да повлияе незабавно на положението на другия, даже когато те се намират на огромно разстояние. Това разрешава връзка и съгласуваност сред кубитите, което в допълнение усилва изчислителната мощност на квантовите компютри.
Ключовата роля на лазерите в региона на квантовите компютри
Работата на тези усъвършенствани машини изисква извънредно прецизни и надеждни съставни елементи. Един подобен значим съставен елемент е титан-сапфировият (Ti) лазер, употребен за манипулиране на кубитите и осъществяване на прецизни преходи сред положенията. Тези лазери са известни със своята продуктивност, само че имат обилни дефекти. Големият им размер и високата им цена лимитират потреблението им единствено до добре финансирани проучвателен лаборатории.
Това важи изключително за области като неврологията и микрохирургията. Така да вземем за пример в региона на оптогенетиката, където учените употребяват светлината, с цел да управляват невроните, обемистите лазери вършат процедурите по-сложни и по-малко прецизни. По сходен метод микрохирургията се нуждае от компактни и налични лазери, които разрешават по-прецизни и по-малко инвазивни интервенции.
Освен това сложността на производството им не разрешава широкомащабно произвеждане, което попречва напредъка в разнообразни софтуерни и научни области. Но това скоро може да се промени. Учени от Станфорд са създали сериозен пробив, като са понижили размера на титановите лазери 10 000 пъти.
Миниатюризация на титановите лазери
За да реализират тази миниатюрност, те употребяват новаторска техника, която включва шлифоване на сапфирените кристали, с цел да се получи извънредно тъничък пласт с дебелина няколкостотин нанометра (нанометърът е една милиардна част от метъра). След това те основават сходен на ураган модел от дребни хребети в кристала. Когато зелената лазерна показалка се насочи към този ураган, интензитетът на лазерната светлина се усилва с всяко завъртане.
Благодарение на това изобретение цената на производството на всеки лазер може да спадне до към 100 $, в съпоставяне със сегашната цена от над 100 000 $. Нещо повече, учените считат, че хиляди от тези лазери могат да се създават на пластинка с диаметър 10 сантиметра, което в допълнение понижава единичната цена. Това достижение освен прави лазерите по-достъпни, само че и открива опция за необятното им приложение в разнообразни области на науката и технологиите.
Миниатюрните титано-сапфирени лазери могат да провокират гражданска война в доста области. Например в региона на квантовите компютри тези лазери биха могли да създадат машините по-компактни и ефикасни. В невробиологията тези лазери могат да обезпечат по-точно и по-малко инвазивно наблюдаване на невроните, като по този метод улеснят проучванията и лекуването. В региона на микрохирургията те също могат да предложат свръхпрецизни хирургически интервенции, като понижат рисковете и подобрят резултатите за пациентите.
Учените от Станфорд се надяват, че тези лазери ще бъдат налични за университетските проучвания през идващите две години. Тази опция може да бъде катализатор за научни нововъведения и открития, които към момента даже не можем да си представим.
