Med sammanlagt 1,8 miljoner dollar från W.M. Keck Foundation och University of Arizona, materialvetenskap och teknikprofessor Pierre Deymier utforskar byggandet av en kvantdator som använder ljud istället för kvantpartiklar för att bearbeta information.

När datordelarna blir tunnare - miljarder transistorer packas nu på kiselchips på storleken på en nagel - så minskar kiselns prestanda också, och materialet kan överhettas.

Ingenjörer är i ett lopp om perfekta kvantdatorer, vilken butik, överföra och behandla information på fundamentalt olika sätt än sina digitala kusiner och har exponentiellt större datorkapacitet.

Pierre Deymier, en professor i materialvetenskap och teknik vid University of Arizona, har fått $ 900, 000 bidrag från W.M. Keck Foundation, matchas av UA, för totalt 1,8 miljoner dollar för att bygga en typ av kvantdatoranalog som kan fungera lika bra som befintliga kvantdatorer och övervinner problem som plågar nuvarande kvantberäkningsprototyper.

Han är en pionjär inom området fonologi, där forskare och ingenjörer manipulerar fononer, kvasipartiklar som överför ljud- och värmeböljor på okonventionella sätt för att tillhandahålla nya energiformer.

Med sina medarbetare på projektet, professor Pierre Lucas och forskaren Keith Runge vid UA Institutionen för materialvetenskap och teknik, Deymier kommer att bygga en prototyp fononbaserad dator.

"Fononbaserad dator har förmågan att förändra världen som vi känner den, "sa Deymier, avdelningschef, "inte bara för att göra kraftfullare datorer, men för artificiell intelligens, kryptografi och analys av stora data. Till exempel, en fononisk dator kan snabbt kartlägga en persons hela genom för att utveckla mer riktade medicinska behandlingar. "

Kvantsprång i datorkraft

I binär digital, eller vanlig, datoranvändning, information lagras på transistorer i "bitar" som kan vara i ett av två tillstånd:1 eller 0, besläktat med på eller av.

I kvantberäkning, en kvantbit, eller qubit, kan vara i båda delstaterna samtidigt-en så kallad "överlagring" av stater. Flera qubits kan också "intrasslas" för att bilda en helhet som inte kan separeras i dess delar. Att arbeta med informationen som lagras i en qubit motsvarar att arbeta med informationen som lagras i alla intrasslade qubits.

Det är detta som ger kvantberäkningen så mycket större matematisk förmåga och kan representera framtidens våg vid informationsbehandling.

Få fungerande kvantdatorer finns för närvarande. De som gör det, som D-Wave, kan göra beräkningar miljontals gånger snabbare än klassiska datorer.

Men de har problem, delvis eftersom qubits är extremt känsliga för miljöförhållanden som värme. För att övervinna denna nackdel, forskare måste kyla qubiterna till kryogena temperaturer. D-Wave tar upp ett helt rum för att kyla det till temperaturer som närmar sig absolut noll på Kelvin-skalan.

Vi presenterar Phi-Bit

Deymier tror att fononer, i enheter han har benämnt "fas-bitar" eller "phi-bitar, "är svaret.

Han har visat att information kan lagras som phi-bitar i ett superpositionstillstånd, som qubits, och att flera phi-bitar kan sättas ihop så att de inte kan separeras-analogt med qubit-trassel. Och phi-bitar är mindre känsliga än qubits för yttre förhållanden.

"Jag kan göra phi-bitar vid rumstemperatur i mitt labb, " han sa.

Deymier har arbetat med Tech Launch Arizona, UA:s kommersialiseringsarm, att ansöka om flera patent kring ett antal phi-bit-uppfinningar, inklusive själva kvantdatorn. "Vi är glada över att arbeta med Pierre Deymier om fler patentansökningar när Keck Foundation-finansierad forskning fortskrider, "sa Bob Sleeper, TLA -licensansvarig för Engineering College.

Phi-bitars potential att transformera datorkapacitet och hantera stora data verkar obegränsad, Sa Deymier.

"Låt oss anta att du har en miljon phi-bitar, var och en har både en 0 och en 1 i konventionella databitar. Det betyder att mängden information du kan bearbeta är 2 till 1 miljoner makt - vilket kan vara mer än antalet atomer i universum! "

Han lade till, "Jag tror att kvantberäkning med fononik kommer att vara genomförbart, möjligen under de kommande tio åren. "