Ενώ στους συμβατικούς υπολογιστές οι μονάδες πληροφοριών είναι δυαδικά ψηφία ή bit, σε κβαντικά
Οι πληροφορίες για ένα qubit μπορούν να φέρουν ένα ορισμένοχαρακτηριστικό αυτού του σωματιδίου (για παράδειγμα, περιστροφή ηλεκτρονίων ή πόλωση φωτονίων), το οποίο μπορεί να έχει δύο καταστάσεις. Αν και οι κανονικές τιμές bit είναι 0 ή 1, οι ενδιάμεσες εκδόσεις αυτών των τιμών είναι επίσης δυνατές στο κβαντικό bit. Η ενδιάμεση κατάσταση ονομάζεται υπέρθεση. Αυτή η ιδιότητα δίνει στους κβαντικούς υπολογιστές τη δυνατότητα επίλυσης προβλημάτων
Ερευνητές στο Ινστιτούτο Φυσικής του ΤάρτουΤο πανεπιστήμιο έχει δείξει ότι οι μικροκρύσταλλοι που συντίθενται βάσει μικτών πινάκων οπτικών κρυστάλλων φθοριωμένων με erbium, praseodymium και ορισμένα άλλα ιόντα σπάνιων γαιών μπορούν να λειτουργήσουν ως qubits, παρέχοντας εξαιρετικά γρήγορο οπτικό κβαντικό υπολογισμό.
«Κατά την επιλογή ιόντων, τουςηλεκτρονικές καταστάσεις με πολύ διαφορετικές ιδιότητες. Πρέπει να έχουν τουλάχιστον δύο καταστάσεις στις οποίες η ιοντική αλληλεπίδραση είναι πολύ ασθενής. Αυτές οι καταστάσεις είναι κατάλληλες για βασικές πράξεις κβαντικής λογικής σε μεμονωμένα κβαντικά bit. Επιπλέον, χρειάζονται μια κατάσταση ή καταστάσεις στις οποίες η ιοντική αλληλεπίδραση είναι ισχυρή—επιτρέπουν την εκτέλεση πράξεων κβαντικής λογικής σε δύο ή περισσότερα qubits. Όλες αυτές οι καταστάσεις πρέπει να έχουν μεγάλη διάρκεια ζωής (χιλιοστά ή μικροδευτερόλεπτα) και πρέπει να επιτρέπονται οπτικές μεταβάσεις μεταξύ αυτών των καταστάσεων».
Ο καθηγητής Vladimir Khizhnyakov, μέλος της Εσθονικής Ακαδημίας Επιστημών
Οι επιστήμονες λένε ότι η ανίχνευση τέτοιωνΟι ηλεκτρονικές καταστάσεις των ιόντων σπάνιων γαιών δεν θεωρήθηκαν δυνατές, και ως εκ τούτου οι επιστήμονες δεν έψαχναν μεταξύ τους για τέτοιες καταστάσεις κατάλληλες για qubits. Μέχρι τώρα, κυρίως οι καταστάσεις σπιν των ατομικών πυρήνων έχουν μελετηθεί για το ρόλο των qubits. Ωστόσο, η συχνότητά τους είναι ένα εκατομμύριο φορές χαμηλότερη από τη συχνότητα των κβαντικών bit. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο κβαντικοί υπολογιστές κατασκευάζονται επίσης γύρω από αυτά τα qubit. Και θα είναι σημαντικά βραδύτεροι από τους υπολογιστές με κβαντικά bit που βασίζονται σε ηλεκτρονικές καταστάσεις.
Ο εξαιρετικά γρήγορος κύκλος εργασίας σας επιτρέπει να το ξεπεράσετεένα από τα κύρια εμπόδια στη δημιουργία κβαντικών υπολογιστών. Τα Qubits είναι πολύ ευαίσθητα στο περιβάλλον τους, επομένως οποιαδήποτε παρεμβολή από το περιβάλλον μπορεί να οδηγήσει σε σφάλματα στον κβαντικό υπολογισμό.
«Ο χρόνος συνοχής των qubits, δηλαδήΗ διάρκεια μιας καθαρής κβαντικής κατάστασης είναι πολύ μικρή. Όσο πιο γρήγορος είναι ο κύκλος υπολογισμού, τόσο λιγότερες παρεμβολές από το περιβάλλον στη λειτουργία των qubits."
Ο καθηγητής Vladimir Khizhnyakov, μέλος της Εσθονικής Ακαδημίας Επιστημών
Διαπιστώθηκε ότι η φασματική μέθοδος καύσηςτρύπες, που είχαν προηγουμένως αναπτυχθεί στο Ινστιτούτο Φυσικής του Πανεπιστημίου του Tartu, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την επιλογή ενός συνόλου qubits σε έναν μικροκρύσταλλο που λειτουργεί ως παρουσία υπολογιστή. Σύμφωνα με τον Khizhnyakov, σήμερα είναι μια από τις πιο ισχυρές μεθόδους οπτικής φασματοσκοπίας, η οποία σας επιτρέπει να βρείτε αυτά τα ιόντα σε έναν μικροκρύσταλλο που είναι πιο κατάλληλοι για χρήση ως υπολογιστές qubit.
Αν και πριν από έναν πραγματικό κβαντικό υπολογιστήείναι ακόμη πολύ μακριά, αλλά οι ερευνητές στο εργαστήριο φασματοσκοπίας λέιζερ του Πανεπιστημίου του Tartu έχουν αρχίσει να δημιουργούν ένα πιλοτικό πρωτότυπο ενός κβαντικού υπολογιστή που βασίζεται στη νέα μέθοδο. Σύμφωνα με τους ερευνητές, είναι την παραμονή της παρουσίασης του έργου των βασικών στοιχείων ενός νέου τύπου κβαντικού υπολογιστή.
Διαβάστε επίσης:
Η γη θα φτάσει σε κρίσιμη θερμοκρασία σε 20 χρόνια.
Άμβλωση και επιστήμη: τι θα συμβεί στα παιδιά που θα γεννήσουν.
Βρέθηκε η παλαιότερη ροκ τέχνη στον κόσμο.
Το Υπουργείο Υγείας της Αργεντινής αποκάλυψε στοιχεία σχετικά με τις παρενέργειες σε εκείνους που έλαβαν Sputnik V.