量子突破助力超高效电子设备开发

快速阅读: 麻省理工学院研究人员利用超冷钠原子模拟量子霍尔效应，探索无摩擦电子流动，有望开发高效电子电路和量子计算机，解决计算行业能源需求问题。

科学家们正在利用量子物理开发新的能源生产方法，以应对计算行业日益增长的能源需求。麻省理工学院的研究人员发明了一种新方法，通过将超冷钠原子模拟量子霍尔效应，实现了对无摩擦电子流动的深入研究。

这一理解“边缘态”物理学的突破，可能带来高效率的电子电路和量子计算机，解决数据和能源传输中的能量损失问题。随着人工智能的蓬勃发展威胁到计算行业的能源供应，科学家们正竞相将量子计算变为现实，以解决关键的能源安全难题，同时彻底改变计算技术。

量子物理和量子计算在能源领域的潜力巨大，但我们对其背后的科学仍有许多未知。观察量子世界极其困难，因为涉及的行为和反应发生在极小的尺度上，且速度极快，几乎对人类来说是不可见的。然而，科学家们正在更好地克服这一挑战。麻省理工学院的研究团队开发了一种巧妙的方法，将量子霍尔效应的重现规模放大，以便更有效地观察通常发生于过小和过快尺度的现象。研究人员不是观察电子，而是找到了一种方法，通过激光控制超冷钠原子的空间排列，从而模拟所关注的现象——所谓的“边缘态”。

通常情况下，电子在遇到障碍时会因摩擦而随机散射，自由地向各个方向移动。但在某些环境和特殊材料中，它们会沿材料边缘单向流动，这就是量子霍尔效应。现在，麻省理工学院的科学家们找到了有意义地研究这种效应的方法，使我们能够有一天利用“边缘态”物理学彻底改变计算，实现几乎无限的能量。

“在这种罕见的‘边缘态’中，电子可以无摩擦地流动，沿着边缘路径轻松绕过障碍物，”麻省理工学院的一篇新闻文章解释道。“与所有电子在材料中无阻力流动的超导体不同，边缘模式携带的电流仅发生在材料的边界。”

这种无阻力意味着没有能量损失，这可能对几乎所有使用现代技术的领域产生重大而颠覆性的影响。据《有趣工程》报道，“这种电子的无摩擦运动可以实现在设备间的数据和能量传输没有任何损耗，从而开发出超级高效的电子电路和量子计算机。”

量子计算因其潜在的能力从根本上改变计算过程，提高效率并大幅减少科技行业的能源需求，而受到越来越多的关注。在某些应用中，量子计算机的能效可能是现有超级计算机的100倍。这对人工智能及其不断膨胀的能源足迹具有重要意义，因为量子计算尤其适合AI处理。

传统的计算是二进制的，1和0分别代表开和关的状态；而量子计算则是通过量子位来操作，这些量子位可以同时处于开和关的状态，就像硬币在空中旋转，直到落地成为正面或反面一样。这种同时为一和零的状态称为叠加态，它可能会彻底改变计算的基础。

尽管量子计算和量子物理领域距离商业应用还有很长的路要走，但对这些现象的理解及其在能源和科技领域的潜在应用正在迅速进步。麻省理工学院最近的突破，通过提供一个可靠且更可观察的量子过程替代模型，可能加速量子实验的发展，使我们离无限能源的未来又近了一步。

(以上内容均由Ai生成)