قام العلماء بتفجير الذرات باستخدام ليزر فيبوناتشي لإنشاء بُعد "إضافي" للوقت. مرحلة جديدة
لماذا القياسات الكمومية فريدة من نوعها؟
تستخدم أجهزة الكمبيوتر العادية البتتين (0 و 1) لتشكل الأساس لجميع الحسابات. لكن أجهزة الكمبيوتر الكمومية مصممة لاستخدام الكيوبتات ، والتي يمكن أن توجد أيضًا في الحالة 0 أو 1. ولكن هنا تنتهي أوجه التشابه. بفضل القوانين الغريبة للعالم الكمي ، يمكن أن توجد الكيوبتات في تركيبة أو تراكب للحالتين 0 و 1 حتى يتم قياسهما ، وبعد ذلك تنهار عشوائيًا إلى 0 أو 1.
هذا السلوك الغريب هو مفتاح القوةالحوسبة الكمومية ، لأنها تسمح للكيوبتات بالتواصل مع بعضها البعض من خلال التشابك الكمي. إنه يربط بين اثنين أو أكثر من الكيوبتات ببعضها البعض ، مما يؤدي إلى ربط أي تغيير في أحد الجسيمات بتغيير في الآخر. سيحدث هذا حتى لو تم فصلهم بمسافة كبيرة. لذلك يمكن لأجهزة الكمبيوتر الكمومية إجراء عمليات حسابية متعددة في وقت واحد ، مما يزيد من قوة الحوسبة لديهم بشكل كبير مقارنة بالأجهزة الكلاسيكية.
ما المشكلة؟
يتم إعاقة تطوير أجهزة الكمبيوتر الكمومية بواسطة أحدهاالعيب: لا تتفاعل الكيوبتات فقط وتتشابك مع بعضها البعض. نظرًا لحقيقة أنه لا يمكن عزلها تمامًا عن البيئة خارج الكمبيوتر الكمومي ، فإنها تتفاعل مع البيئة الخارجية. نتيجة لذلك ، يؤدي هذا إلى فقدان خصائصها الكمية والمعلومات التي تحملها في عملية فك الترابط.
فيزياء الكم. صورة الملكية العامة الأصلية من ويكيميديا كومنز
صورة الغلاف: Berndthaller، CC BY-SA 4.0، via Wikimedia Commons
بعبارة أخرى ، حتى لو أبقيت كل الذرات تحت سيطرة محكمة ، فإنها يمكن أن تفقد "كميتها" ، وتتفاعل مع البيئة ، وليس على الإطلاق الطريقة التي خطط بها العلماء.
هل هناك حل
للتحايل على آثار فك الترابط الفيزيائيتستخدم مجموعة خاصة من المراحل - الطوبولوجية. لا يسمح التشابك الكمي للأجهزة الكمومية فقط بتشفير المعلومات من خلال مواضع ثابتة واحدة للكيوبتات ، ولكن أيضًا لنسجها في الحركات الديناميكية والتفاعلات لجميع المواد - في شكل أو طوبولوجيا الحالات المتشابكة للمادة. يؤدي هذا إلى إنشاء كيوبت "طوبولوجي" يقوم بترميز المعلومات في شكل مكون من أجزاء متعددة بدلاً من جزء واحد فقط. هذا يقلل من احتمال فقدان المعلومات من خلال المرحلة.
العلامة الرئيسية للانتقال من مرحلة واحدة إلىوالآخر هو كسر التماثلات الفيزيائية – فكرة أن قوانين الفيزياء هي نفسها بالنسبة لجسم ما في أي نقطة في الزمان أو المكان. كسائل، تتبع جزيئات الماء نفس القوانين الفيزيائية في أي نقطة في الفضاء وفي جميع الاتجاهات.
ولكن إذا قمت بتبريد الماء بدرجة كافيةتحولت إلى جليد ، ستختار جزيئاتها النقاط الصحيحة على طول الهيكل البلوري أو الشبكة. وفجأة ، فضلت جزيئات الماء نقاطًا في الفضاء تشغلها ، تاركة أخرى فارغة. نتيجة لذلك ، يتم كسر التناظر المكاني للماء بشكل تلقائي. ألهم هذا العلماء لمرحلة طوبولوجية جديدة داخل الكمبيوتر الكمومي. الفرق المهم هو أنه في هذه المرحلة الجديدة ، يتم كسر التناظر ليس في المكان ، ولكن في الوقت المناسب.
كيف تصنع بعدا إضافيا؟
لم يقصد الفيزيائيون إنشاء مرحلة معالبعد النظري الإضافي للوقت ولم يبحث عن طريقة من شأنها تحسين تخزين البيانات الكمية. بدلاً من ذلك ، أرادوا إنشاء مرحلة جديدة من المادة ، شكل يمكن أن توجد فيه المادة. بالطبع ، بالإضافة إلى المعايير القياسية - الصلبة والسائلة والغازية والبلازما.
في هذا الكمبيوتر الكمومي ، ابتكر الفيزيائيونمرحلة لم يسبق لها مثيل من المادة تتصرف كما لو كان للوقت بعدين. يمكن أن تساعد المرحلة في حماية المعلومات الكمية من التدمير لفترة أطول بكثير من الطرق الحالية. الصورة: كوانتينوم
بدأوا في خلق مرحلة جديدةالمعالج الكمي H1 الخاص بـ Quantinuum، والذي يتكون من 10 أيونات يتربيوم في غرفة مفرغة. هناك يتم التحكم فيها بدقة بواسطة الليزر في مصيدة أيونية. وفقًا للخطة، من خلال إعطاء كل أيون في السلسلة هزة دورية («تفجيرها») بمساعدة الليزر، أراد الفيزيائيون كسر التناظر الزمني المستمر.
ما هو الحد الأدنى؟
الآن ، مرحلة جديدة من المادة تم إنشاؤها باستخدامتسمح أشعة الليزر التي تقوم بتأرجح سلسلة من 10 أيونات الإيتربيوم للعلماء بتخزين المعلومات بطريقة أكثر مقاومة للخطأ. سيساعد هذا في تطوير أجهزة الكمبيوتر الكمومية التي تخزن البيانات لفترة طويلة دون تشويهها. أوجز الباحثون النتائج التي توصلوا إليها في ورقة نُشرت في 20 يوليو في مجلة Nature.
يعد تضمين البعد الزمني النظري "الإضافي" طريقة مختلفة تمامًا للتفكير في مراحل المادة.
قراءة المزيد:
القذف الكتلي الإكليلي القياسي في منكب الجوزاء أكبر بـ 400 مليار مرة من الشمس
أكل ميغالودون حيوانًا بحجم حوت قاتل في وقت واحد
وجد إيفرست آثار حمض نووي لا ينبغي أن تكون موجودة