Met een gecombineerde $ 1,8 miljoen van de W.M. Keck Foundation en de Universiteit van Arizona, Pierre Deymier, professor materiaalwetenschappen en techniek, onderzoekt het bouwen van een kwantumcomputer die geluid gebruikt in plaats van kwantumdeeltjes om informatie te verwerken.

Naarmate computeronderdelen kleiner worden - miljarden transistors zijn nu verpakt op siliciumchips ter grootte van een vingernagel - nemen ook de prestaties van silicium af, en het materiaal kan oververhit raken.

Ingenieurs zijn in een race om kwantumcomputers te perfectioneren, welke winkel, verzenden en verwerken informatie op fundamenteel andere manieren dan hun digitale neven en hebben exponentieel grotere rekencapaciteit.

Pierre Deymier, een professor in materiaalwetenschap en techniek aan de Universiteit van Arizona, heeft $ 900 ontvangen, 000 subsidie ​​van de W.M. Stichting Keck, geëvenaard door de UA, voor een totaal van $ 1,8 miljoen om een ​​soort kwantumcomputing-analoog te bouwen die even goed zou kunnen presteren als bestaande kwantumcomputers en problemen oplost die de huidige prototypes van kwantumcomputing teisteren.

Hij is een pionier op het gebied van phononics, waarin wetenschappers en ingenieurs fononen manipuleren, quasi-deeltjes die op onconventionele manieren geluids- en hittegolven uitzenden om nieuwe vormen van energie te leveren.

Met zijn medewerkers aan het project, professor Pierre Lucas en onderzoeker Keith Runge in het UA Department of Materials Science and Engineering, Deymier zal een prototype op fononen gebaseerde computer bouwen.

"Phonon-based computing heeft de kracht om de wereld zoals wij die kennen te veranderen, " zei Deymier, het afdelingshoofd, "niet alleen voor het maken van krachtigere computers, maar voor kunstmatige intelligentie, cryptografie en analyse van big data. Bijvoorbeeld, een fononische computer zou snel het volledige genoom van een persoon in kaart kunnen brengen voor het ontwikkelen van meer gerichte medische therapieën."

Kwantumsprong in rekenkracht

In binair digitaal, of regelmatig, computergebruik, informatie wordt opgeslagen op transistors in "bits" die in twee toestanden kunnen zijn:1 of 0, vergelijkbaar met aan of uit.

Bij kwantumcomputers, een kwantumbit, of qubit, kan zich tegelijkertijd in beide toestanden bevinden - een zogenaamde "superpositie" van toestanden. Meerdere qubits kunnen ook worden "verstrengeld" om een ​​geheel te vormen dat niet in delen kan worden gescheiden. Werken met de informatie die is opgeslagen in één qubit is gelijk aan werken met de informatie die is opgeslagen in alle verstrengelde qubits.

Dit is wat kwantumcomputing zo veel grotere wiskundige bekwaamheid geeft en kan de golf van de toekomst in informatieverwerking vertegenwoordigen.

Er zijn momenteel weinig functionerende kwantumcomputers. Degenen die dat doen, zoals de D-golf, kan berekeningen miljoenen keren sneller maken dan klassieke computers.

Maar ze hebben problemen deels omdat qubits extreem gevoelig zijn voor omgevingscondities zoals warmte. Om dit nadeel te ondervangen, onderzoekers moeten de qubits afkoelen tot cryogene temperaturen. De D-Wave neemt een hele kamer in beslag om hem af te koelen tot temperaturen die het absolute nulpunt op de Kelvin-schaal naderen.

Introductie van de Phi-Bit

Deymier gelooft dat fononen, in eenheden heeft hij "phase-bits" of "phi-bits" genoemd, " zijn het antwoord.

Hij heeft aangetoond dat informatie kan worden opgeslagen als phi-bits in een superpositietoestand, zoals qubits, en dat meerdere phi-bits kunnen worden geassembleerd zodat ze niet kunnen worden gescheiden - analoog aan qubit-verstrengeling. En phi-bits zijn minder gevoelig dan qubits voor externe omstandigheden.

"Ik kan phi-bits maken bij kamertemperatuur in mijn lab, " hij zei.

Deymier heeft gewerkt met Tech Launch Arizona, de commercialiseringstak van de UA, meerdere patenten aanvragen rond een aantal phi-bit uitvindingen, inclusief de kwantumcomputer zelf. "We zijn verheugd om met Pierre Deymier samen te werken aan meer octrooiaanvragen naarmate het door de Keck Foundation gefinancierde onderzoek vordert, " zei Bob Sleeper, TLA-licentiemanager voor het College of Engineering.

Het potentieel van phi-bits om de computercapaciteit te transformeren en big data te beheren lijkt grenzeloos, zei Deymier.

"Laten we aannemen dat je een miljoen phi-bits hebt, waarbij elk zowel een 0 als een 1 heeft in conventionele rekenbits. Dat betekent dat de hoeveelheid informatie die je kunt verwerken 2 tot de macht 1 miljoen is - wat meer kan zijn dan het aantal atomen in het universum!"

Hij voegde toe, "Ik geloof dat kwantumcomputing met phononics haalbaar zal zijn, mogelijk in de komende 10 jaar."