Τα κεντρικά στοιχεία ενός νέου τύπου κβαντικού υπολογιστή είναι μαγνητικά άτομα από την κατηγορία των λεγόμενων
Στο δρόμο προς τους αρχικούς κβαντικούς υπολογιστέςΗ απαίτηση είναι να δημιουργηθούν τα λεγόμενα κβαντικά bit ή qubits—bits μνήμης που, σε αντίθεση με τα κλασικά bit, μπορούν να λάβουν όχι μόνο τις δυαδικές τιμές του μηδέν και του ενός, αλλά και οποιονδήποτε αυθαίρετο συνδυασμό.
«Αυτό καθιστά δυνατό ένα εντελώς νέο είδος υπολογιστών και επεξεργασίας δεδομένων, που για συγκεκριμένες εφαρμογές σημαίνει τεράστια επιτάχυνση στην υπολογιστική ισχύ».
Ο ερευνητής του PSI Manuel Grimm.
Οι φυσικοί περιγράφουν πόσο λογικά κομμάτια και θεμελιώδηΟι λειτουργίες υπολογιστή με αυτά μπορούν να υλοποιηθούν σε ένα μαγνητικό στερεό: τα qubits θα βρίσκονται σε μεμονωμένα άτομα από την κατηγορία των στοιχείων σπάνιων γαιών, ενσωματωμένα στο κρυσταλλικό πλέγμα του κύριου υλικού.
Με βάση τους νόμους της κβαντικής φυσικής, οι ερευνητέςυπολόγισε ότι το πυρηνικό σπιν των ατόμων σπάνιων γαιών θα ήταν κατάλληλο για χρήση ως φορέας πληροφοριών, δηλαδή qubits. Προτείνουν επίσης ότι οι στοχευμένοι παλμοί λέιζερ θα μπορούσαν να μεταδώσουν στιγμιαία πληροφορίες στα ηλεκτρόνια ενός ατόμου και έτσι να ενεργοποιήσουν τα qubits, προκαλώντας τις πληροφορίες τους να γίνουν ορατές στα γύρω άτομα.
Δύο τέτοια ενεργοποιημένα qubit αλληλεπιδρούντο ένα με το άλλο και έτσι μπορεί να "μπλέκεται" Το Entanglement είναι μια ειδική ιδιότητα κβαντικών συστημάτων διαφόρων σωματιδίων ή qubits, η οποία είναι σημαντική για τους κβαντικούς υπολογιστές: το αποτέλεσμα της μέτρησης ενός qubit εξαρτάται άμεσα από τα αποτελέσματα της μέτρησης άλλων qubits και το αντίστροφο.
Οι ερευνητές αποδεικνύουν πώς μπορούν αυτά τα qubitχρησιμοποιείται για τη δημιουργία λογικών πυλών, κυρίως ελεγχόμενων πυλών με τιμή "ΟΧΙ" (πύλες CNOT). Οι πύλες λογικής είναι τα βασικά δομικά στοιχεία που χρησιμοποιούν επίσης οι κλασικοί υπολογιστές για την εκτέλεση υπολογισμών. Εάν συνδυάσετε επαρκή αριθμό τέτοιων πυλών CNOT, καθώς και επαρκή αριθμό θυρών ενός qubit, καθίσταται δυνατή οποιαδήποτε υπολογιστική λειτουργία. Έτσι, αποτελούν τη ραχοκοκαλιά των κβαντικών υπολογιστών.
Δεν είναι η πρώτη φορά που πρότειναν οι επιστήμονεςχρησιμοποιήστε κβαντικές λογικές πύλες. Ωστόσο, αυτή η μέθοδος ενεργοποίησης και εμπλοκής των qubits έχει καθοριστικό πλεονέκτημα σε σχέση με προηγούμενες συγκρίσιμες προτάσεις: είναι τουλάχιστον δέκα φορές ταχύτερη.
Ένα άλλο πλεονέκτημα δεν είναι μόνοη ταχύτητα με την οποία ένας κβαντικός υπολογιστής που βασίζεται σε αυτή την έννοια μπορεί να εκτελέσει υπολογισμούς, και πάνω από όλα, αυτό αφορά την ευαισθησία του συστήματος σε σφάλματα.
Τα Qubits δεν είναι πολύ σταθερά.Εάν οι διαδικασίες εμπλοκής είναι πολύ αργές, υπάρχει μεγάλη πιθανότητα ότι κάποια από τα qubits θα χάσουν τις πληροφορίες τους στο μεταξύ. Στην πραγματικότητα, οι ερευνητές του PSI βρήκαν έναν τρόπο να χτίσουν έναν κβαντικό υπολογιστή όχι μόνο δέκα φορές ταχύτερα από τα συγκρίσιμα συστήματα, αλλά και λιγότερο επιρρεπείς σε σφάλματα στον ίδιο παράγοντα.
Διαβάστε επίσης:
Ο Τιτάνας του φεγγαριού του Κρόνου είναι εξαιρετικά παρόμοιος με τη Γη. Τι σχέδια έχει για την ανθρωπότητα;
Άμβλωση και επιστήμη: τι θα συμβεί στα παιδιά που θα γεννήσουν.
Το ένα τρίτο αυτών που έχουν αναρρώσει από το COVID-19 επιστρέφουν στο νοσοκομείο. Κάθε όγδοο άτομο πεθαίνει.
Μεγάλοι αριθμοί γκρίζων φαλαινών άρχισαν να λιμοκτονούν και να πεθαίνουν στον Ειρηνικό Ωκεανό.