Ut pristatė pagrindinius kutrito pagrindu veikiančio kvantinio kompiuterio komponentus

Eksperimentinis kvantinių skaičiavimų diegimas „Advanced Quantum“ standarte. Paskola: Berkeley laboratorija

Berkeley laboratorijos (UC Berkeley) mokslininkų vadovaujama komanda kuria naujo tipo kvantinius procesorius, galinčius maišyti informaciją, pavyzdžiui, skylių teoriją.

Nacionalinė Lawrence’o Berkeley laboratorija (Berkeley laboratorija) U UC Berkeley fizikų vadovaujama komanda sėkmingai pastebėjo kvantinės informacijos painiavą naudodama kvantą, kuris, manoma, remiasi S ląstelių elgesiu. Kvantiniai vienetai, kuriuose saugoma informacija, galinti pateikti tris atskiras deklaracijas vienu metu. Jų pastangos taip pat atveria kelią sukurti kiekybiniu pagrindu veikiantį informacijos procesorių.

Informacinis SA ertmės paradoksas

Neseniai žurnale paskelbtas naujas tyrimas Fizinė apžvalga X:, naudoja kvantinę grandinę, įkvėptą ilgai trukusios fizikos problemos. Kas nutiks informacijai patekus į? Juodoji skylė?

Už kosmologijos և pagrindinės fizikos ribų eksperimentą įgalinusios komandos techninė reikšmė yra proveržis naudojant sudėtingesnius kvantinius procesorius. kvantinis skaičiavimas, šifravimas, klaidų aptikimas, be kitų programų.

Nors juodosios skylės laikomos viena griaunamiausių jėgų visatoje. Materijos ir šviesos negalima išvengti juos ištempiant, և po jų įsiskverbimo jie greitai ir kruopščiai maišosi, buvo gana daug diskusijų apie tai, kaip prarandama informacija ją praleidus. skylė:

Velionis fizikas Stephenas Hawkingas parodė, kad juodosios skylės skleidžia vadinamąją Hawkingo spinduliuotę, nes laikui bėgant jos garuoja lėtai. Iš esmės šioje radiacijoje gali būti informacijos apie tai, kas yra juodojoje skylėje, net leidžiant informacijai prasiskverbti pro juodąją skylę.

Naudojant kvantinę savybę, vadinamą įsipainiojimu, šią rekonstrukciją įmanoma atlikti daug greičiau, kaip parodyta ankstesniuose darbuose.

Kvantinis maišymas prieštarauja klasikinės fizikos taisyklėms, leidžiantis dalelėms išlikti tarpusavyje sujungtoms net tada, kai jas skiria dideli atstumai, kad dalelės būsena informuotų jus apie jos įsipainiojusio partnerio būseną. Pavyzdžiui, jei turite dvi susivėlusias monetas, žinodami, kad vienas raizginys pakelia galvą žiūrėdamas, tai automatiškai pasakys, kad kita susivėlusi moneta yra, pavyzdžiui, uodega.

Dauguma kvantinių skaičiavimų bando panaudoti šį reiškinį, koduodami informaciją kaip susipynusius kvantinius bitus, vadinamus kubitais (tariamais CUE bitais). Kaip ir tradicinis kompiuterio bitas, kuriame gali būti nulinė arba viena reikšmė, kubitas gali būti ir nulis, arba vienas. Tačiau be to, kubitas gali egzistuoti vyraujant tiek „vienas“, tiek „nulis“. Monetos atveju tai yra tarsi apversti monetą, kuri gali atspindėti tiek galvas, tiek uodegą, taip pat pirmenybę dviem galvoms ir uodegoms vienu metu.

3 galia. Odelių importas

Kiekvienas kvantiniame kompiuteryje pridėtas kubitas padvigubina savo skaičiavimo galią, և šis eksponentinis augimas didėja, kai naudojate kvantinius bitus, kurie sugeba išlaikyti didesnes vertes, pavyzdžiui, pjaustytuvus (tariamus CUE-trietus). Tam reikia daug mažiau uolekčių, dar mažiau uolekčių ar uolekčių, apibūdinančių kvantinius vienetus trijose ar daugiau būsenų, norint atlikti sudėtingus algoritmus, galinčius parodyti gebėjimą išspręsti problemas, kurių neįmanoma išspręsti paprastais kompiuteriais.

Tai reiškia, kad yra daugybė techninių kliūčių statant kvantinius kompiuterius su dideliais kvantiniais bitais, kurie gali veikti patikimai ir efektyviai, sprendžiant problemas tikrai kvantiniu būdu.

Šiame naujausiame tyrime mokslininkai išsamiai aprašė, kaip jie sukūrė kvantinį procesorių, galintį užšifruoti ir perduoti informaciją iš penkių kvantitų, kurių kiekvienas vienu metu gali atspindėti tris būsenas. Nepaisant paprastai triukšmingos, netobulai klaidingos kvantinės aplinkos aplinkos, jie nustatė, kad jų platforma buvo stebėtinai atspari ir tvirta.

Kutrito vertė gali būti lygi nuliui, vienai ar dviem, pirmenybę teikiant visoms šioms būsenoms. Monetos analogija yra panaši į monetą, kuri gali ateiti kaip galva, uodega ar nusileisti ant plono krašto.

„SAC ertmė yra labai geras informacijos koduotojas“, – sakė Normanas Yao, Berkeley UC fizikos asistentas Berkeley laboratorijos moksle, padėjęs planuoti ir planuoti eksperimentus. – Jis labai greitai trinasi, todėl dėl bet kokio vietinio triukšmo labai sunku sunaikinti šią informaciją.

Tačiau jis pridūrė: “Koderis yra toks geras, kad labai sunku iššifruoti šią informaciją”.

Tuščiavidurės minties patirtis

Iliustruoja minties patirtį, kurios metu Alisos informaciją juodojoje skylėje gauna pašalinis stebėtojas Bobas. Paskola: Berkeley laboratorija

Sukuriamas bandymas imituoti kvantinį laipiojimą

Eksperimento metu komanda stengėsi dubliuoti greitos kvantinės informacijos netvarką ar netvarką, kurioje kaip kateriai buvo naudojami nedideli prietaisai, vadinami netiesiniais harmoniniais svyravimais. Šie nelinijiniai harmoniniai vibratoriai iš esmės yra mažesni nei mikronų dydžio šaltinių svarmenys, kurie gali veikti tam tikrais tiksliniais dažniais veikiami mikrobangų impulsų.

Tačiau bendra šių svyruoklių, dirbančių kaip pjaustytuvai, problema yra ta, kad jų kvantinė prigimtis linkusi labai greitai irti per mechanizmą, vadinamą mechanizmu, todėl sunku atskirti, ar informacijos polėkis iš tiesų yra kvantinis, ar dėl to, kad nenuoseklumas, ar dar kažkas intervencijos, sakė tyrimo pagrindinis autorius Irfanas Siddickas.

Siddickas yra „Berkeley Lab“ laboratorijos „Advanced Quantum Testbed“ direktorius, mokslininkas Kompiuterinių tyrimų և Medžiagų mokslo katedroje ir fizikos profesorius UC Berkeley.

Prototipas, kuris „Quantum Science“ bendruomenės pasiūlymus pradėjo priimti 2020 m., Yra bendradarbiavimo tyrimų laboratorija, suteikianti atvirą ir nemokamą prieigą vartotojams, norintiems ištirti, kaip superlaidūs kvantiniai procesoriai gali būti naudojami prieš atliekant mokslinius tyrimus. „Ram“ demonstravimas yra vienas iš pirmųjų bandomojo vartotojo programos rezultatų.

„Iš esmės izoliuota juodoji skylė yra netvarka, – sakė Siddickas, – tačiau bet kuri eksperimentinė sistema taip pat praranda savo dekodavimą. Kaip atskirti judviejų laboratorijoje? “

Tyrimo raktas buvo palaikyti signalo pastovumą arba reguliarų formavimąsi pakankamai ilgai svyravimais, kad būtų patvirtinta, jog kvantinis laipiojimas vyksta kvantiniu perdavimu. Nors teleportacija gali atnešti iš planetos paviršiaus „šviečiančius“ žmonių ar objektų mokslinės fantastikos vaizdus į erdvėlaivį, šiuo atveju yra tik informacijos kvantinis susipynimas, o ne prasmės perkėlimas iš vienos vietos į kitą.

Kita svarbi dalis buvo sukurti individualius loginius vartus, leidžiančius įgyvendinti „universalias kvantines grandines“, kurios gali būti naudojamos savavališkiems algoritmams paleisti. Šie loginiai vartai leidžia pjaustytuvų poroms sąveikauti tarpusavyje ir yra skirti reguliuoti tris skirtingus mikrobangų impulsų generuojamų signalų lygius.

Viena iš penkių eksperimento odelių buvo įvestis, o kitos keturios odelės buvo susipainiojusios poros. Dėl odelių sudėtingumo, vienas po poros kutikulių matavimas po kylančios grandinės užtikrino, kad įėjimo odelės būklė teleportuota į kitą odelę.

Veidrodinės juodosios skylės և kirminų skylės

Tyrėjai naudojo metodą, vadinamą kvantinio proceso tomografija, kad patikrintų, ar loginiai vartai veikia, ar informacija buvo tinkamai sumaišyta, todėl vienodai tikėtina, kad ji atsiras bet kurioje kvantinės grandinės vietoje.

Siddiqui sakė, kad vienas iš būdų galvoti apie tai, kaip susipynę kateriai perduoda informaciją, yra palyginti ją su duobute. Tarsi yra juodoji skylė և veidrodinis tos juodosios skylės variantas, todėl per vieną juodosios skylės pusę einanti informacija persipainiojusi perduodama kitai pusei.

Jie nekantriai laukia Siddique և Yao, kuris ypač domisi kirmgraužų tyrimais, kurie yra, pavyzdžiui, teoriniai skyriai, jungiantys tam tikras visatos dalis.

Nuoroda. „Quantum information drive on Qutrit superlaidininkų procesorius“ – MS Blok, VV Ramasesh, T. Schuster, K. O’Brien, JM Kreikebaum, D. Dahlen, A. Morvan, B. Yoshida, NY Yao ir I. Siddiqi, 2201 m. Balandžio mėn. 9 d Fizinė apžvalga X:,
DOI: 10.1103 / PhysRevX.11.021010:

Tyrimą atliko Kanados periferinės fizikos instituto mokslininkas, gavęs paramą iš JAV Energetikos departamento Pažangaus mokslinio skaičiavimo biuro ir Didelės energijos fizikos biuro. ակից Iš Nacionalinio mokslo fondo absolventų tyrimų stipendijos.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Pažymėtinos giliavandenės Veneros gėlių kempinių struktūros, kurios yra naudingos kuriant laivus, lėktuvus ir dangoraižius

Euplectella aspergillum stiklo kempinės struktūra structure už hidrodinaminio lauko ribų. Pramonė buvo perstatyta naudojant CINECA superkompiuterius. Kinetinė metodika և Pažangūs skaičiavimo kodai...

Didžiausia aplinkos šalinimo kaukė – ir kaip ją sumažinti

Naujas tyrimas nustatė naudojamo N95 išeikvojimą ir pasiūlė tinkamus būdus jį sumažinti. Nuo praėjusiais metais prasidėjusios „Covid-19“ epidemijos, užrištos akys tapo dar viena sveikatos apsaugos...

Neuromediatorių lygis smegenyse nuspėja matematinius sugebėjimus

Skenavimas buvo baigtas 1 ir 2 metu (maždaug po 1,5 metų) kiekvienoje iš penkių amžiaus grupių (6-erių, 10-mečių, 14-mečių, 16-mečių ir 18 metų) -metukai)....

Genetikai atskleidžia mutacijas, sukeliančias sunkų vaikystės vėžį – vartokite vaistus, kad pašalintumėte jų šalutinį poveikį

Trejybės koledžo genetikai atrado specifinio geno, vadinamo H3K27M, mutaciją, sukeliančią neišgydomą vaikystės vėžį, vadinamą diffi midi glioma (DMG). Augimas taikant tikslinius vaistus. Jų istoriniai...

Neigiamų jonų sulaikymas tarpžvaigždinėje erdvėje

Kaip tarpžvaigždinėje aplinkoje kuriamos neigiamai įkrautos molekulės? Tarpžvaigždiniai debesys yra naujų žvaigždžių gimtinė. Tačiau jie taip pat vaidina pagrindinį vaidmenį formuojant gyvenimą visatoje per...

Newsletter

Subscribe to stay updated.