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

Dalelių fizikai problemą, vadinamą „persekiojimu“, sprendė daugiau nei 20 metų.

Iliustracija seka spindulio keliu, kai jis eina per stačiakampę, radijo dažnio, vario, magneto, juodojo dipolio ir modulinę matavimo sistemą ir į dalelių detektorių. ...

2D medžiagų paėmimas sukimui

„Spintronic“ skaičiavimo meno koncepcijos iliustracija. Tskubos universiteto Aukšto slėgio fizikos instituto mokslininkai kuria naują molibdeno disulfido tranzistorių, kuris sukuria elektronų sukimosi vaizdą, kuris galėtų atverti...

Marsas, Plejadės, Jupiteris, Saturnas ir kiti išskirtiniai „Skywatching“ 2021 m. Kovo mėn

Ko reikia kovo mėnesį? Marsas su draugais vakare, o grįžtančios planetos grįžta… Pirmąją savaitę arba kovo mėnesį Marsą rasite netoli Pleiades žvaigždžių spiečiaus vakaruose, praėjus...

„Prarastos ledo paslaptys“ galiausiai buvo išspręstos judant Žemės plutai

Grenlandijos ledynai 2018. Kreditas: NIOZ, Kim Sauter Naujo pasaulinio ledo dangos atstatymas per pastaruosius 80 000 metų. Ledynmečiu vidutinis pasaulio jūros lygis mažėja, nes didelis jūros...

Pirmieji Naujosios Anglijos žmonės gali turėti bendrą žemę su vilna

Vilnonio mamuto (Mammuthus primigenius) ekspozicijos Karališkame BC muziejuje Viktorijoje, Britų Kolumbijoje, Kanadoje. Paroda yra 1979 m., O kailis - muskuso plaukai. Autorius:...

Newsletter

Subscribe to stay updated.