Naujas projektas geresniems ir greitesniems „Qubits“

Paulo Scherrerio instituto PSI mokslininkai pateikė išsamų planą, kaip sukurti greitesnius, geriau apibrėžtus kvantinius bitus. Centriniai elementai yra vadinamosios retųjų metalų klasės magnetiniai atomai, kurie bus selektyviai dedami į medžiagos kristalinę gardelę. Kiekvienas iš šių atomų reiškia vieną uolekitę. Mokslininkai parodė, kaip šias uolekites galima suaktyvinti, susipainioti, naudoti kaip atminties bitus ir skaityti. Dabar jie paskelbė savo dizaino koncepciją ir pagalbinius skaičiavimus žurnale PRX failas.

Pradinis reikalavimas kvantiniams kompiuteriams buvo sukurti vadinamuosius kvantinius bitus arba „kvitus“. Atminties bitai, kurie, skirtingai nei klasikiniai, gali turėti ne tik nulio dvejetaines reikšmes, bet ir bet kokį savavališką derinį. šios būsenos. „Tai leidžia visiškai naują duomenų apdorojimą, o tai reiškia didžiulį skaičiavimo galios padidėjimą konkrečioms programoms“, – paaiškina PSI tyrėjas Manuelis Grimmas, pirmasis naujo darbo apie kubitus autorius.

Manuelis Grimas

Manuelis Grimmas yra Paulo Schererio instituto teorinis fizikas, dirbantis kuriant būsimų kvantinių kompiuterių pamatus. Paskola Paulo Chererio institutas / Marcusas Fischeris

Autoriai aprašo, kaip loginiai bitai gali atlikti pagrindines kompiuterio funkcijas magnetinėje kietojoje medžiagoje. Kvitai turėjo apsistoti atskiruose atomų iš retų elementų, įterptų į pagrindinės medžiagos kristalinę grotelę, klasės. Remdamiesi kvantine fizika, autoriai apskaičiuoja, kad retų atomų branduolio sukimasis būtų tinkamas naudoti kaip informacijos nešėjas, tai yra uolektis. Jie taip pat siūlo, kad lazerio taikinio impulsai galėtų trumpam perduoti jam informaciją. atomaselektronai ակտիվ taip suaktyvina kubitus, per kuriuos jų informacija tampa matoma aplinkiniams atomams. Du tokie suaktyvinti kubitai sąveikauja tarpusavyje, todėl gali būti „susipainioję“. Įsipainiojimas yra ypatinga kvantinių sistemų, turinčių daugybę dalelių ar kubitų, savybė, būtina kvantiniams kompiuteriams. Vieno kubito matavimo rezultatas tiesiogiai priklauso nuo kitų kubitų matavimo rezultatų և atvirkščiai.

Greičiau reiškia mažiau linkę į klaidas

Tyrėjai parodo, kaip iš šių uolekčių galima panaudoti loginius vartus, visų pirma „valdomus NO vartus“ (CNOT Gate). Loginiai vartai yra pagrindiniai blokai, kuriuos klasikiniai kompiuteriai naudoja skaičiavimams atlikti. Jei sujungiama pakankamai CNOT vartų, tokių kaip vieno kubito vartai, tampa įmanoma kiekviena skaičiavimo operacija. Taigi jie sudaro kvantinių kompiuterių pagrindą.

Šis straipsnis nėra pirmasis, siūlantis kvantinės logikos vartus. „Tačiau mūsų būdas, kaip suaktyvinti ar sujaukti uolekites, turi lemiamą pranašumą prieš ankstesnius palyginamus pasiūlymus. „Tai bent dešimt kartų greičiau“, – sako Grimas. Tačiau pranašumas yra ne tik greitis, kuriuo gali apskaičiuoti šia koncepcija paremtas kvantinis kompiuteris. Pirmiausia jis skirtas sistemos jautrumui klaidoms. „Kubitai nėra labai stabilūs. „Jei susipainiojimo procesas yra per lėtas, yra didesnė tikimybė, kad kai kurie kubitai per tą laiką praras savo informaciją“, – aiškina Grimmas. Galų gale, PSI tyrėjai nustatė, kad tokio tipo kvantiniai kompiuteriai yra ne tik dešimt kartų greitesni už panašias sistemas, bet ir mažiau linkę į klaidas dėl to paties veiksnio.

Nuoroda. Manuelio Grimmo, Adriano Beckerto, Gabrielio Aepli և Marcuso Muellerio, 2021 m. Sausio 21 d. „Universalus kvantinis skaičiavimas retų žemės jonų elektroninėmis branduolinių bangų funkcijomis“. Kaip PRX,
DOI: 10.1103 / PRXQuantum.2.010312:

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Saulės energijos veiklos nepastovumą galėtų kompensuoti Žemės planetos magnetinis laukas

2015 m. Gegužės mėn. Saulė per penkias dienas suvaidino maždaug tuziną aktyvių zonų. Ryškios spalvos pluoštai, sklindantys iš šių aktyvių regionų, yra dalelės,...

Didžiausias Australijos dinozauras – Pietų Titanas – ką tik buvo įrašytas į rekordą!

Australotitan cooperensis, „Pietų Titanas arba Cooperis“. Autorius: Vladas Konstantinovas, Scottas Hocknullas © Eromangos gamtos istorijos muziejus Kiek aukšta yra krepšinio aikštelė, aukštesnė už b-dublius...

Žmonių nulemta klimato kaita yra tik pusė Antarkties kriliaus paveikslo

Antarkties krilasi, Euphausia superba. Autorius: Uwe Kils / Wikipedia Apskaičiuota, kad šiame amžiuje krilių populiacija buveinių centre Antarktidoje sumažėjo apie 30% dėl plačiai paplitusio...

Kokia tavo pirmoji idėja? Remiantis naujais tyrimais, galėtų prasidėti pustrečio amžiaus

Naujas tyrimas ir dešimtmečių duomenų apžvalga laikrodžio atmintį nustūmė už metų ribų, tačiau tyrimas įrodo, kad visi yra skirtingi. Naujas tyrimas rodo, kad vidutiniškai pirmojo...

Naujasis „Ultrathin Liquid Liquid Crystal Metalens“ siūlo elektrinį padidinimą

Cornell հայ „Samsung“ inžinierių sukurtas ultragarso, elektra valdomų metalų konceptualus perteikimas. Paskola Danieliui Schilkinui Kornelio taikomosios inžinerijos mokyklos tyrėjai's „Samsung“ pirmaujantis technologijų institutas sukūrė...

Newsletter

Subscribe to stay updated.