นักวิทยาศาสตร์ทำลายอะตอมด้วยเลเซอร์ฟีโบนัชชีเพื่อสร้างมิติของเวลา "พิเศษ" เฟสใหม่
เหตุใดการวัดควอนตัมจึงไม่ซ้ำกัน
คอมพิวเตอร์ทั่วไปใช้บิต (0 และ 1) ถึงเป็นพื้นฐานสำหรับการคำนวณทั้งหมด แต่คอมพิวเตอร์ควอนตัมได้รับการออกแบบให้ใช้ qubits ซึ่งสามารถอยู่ในสถานะ 0 หรือ 1 ได้เช่นกัน แต่นั่นคือจุดที่ความคล้ายคลึงกันสิ้นสุดลง ต้องขอบคุณกฎที่แปลกประหลาดของโลกควอนตัม qubits สามารถอยู่ในชุดค่าผสมหรือ superposition ของสถานะ 0 และ 1 จนกว่าจะมีการวัดหลังจากนั้นจะสุ่มยุบลงใน 0 หรือ 1
พฤติกรรมแปลก ๆ นี้เป็นกุญแจสู่ความแข็งแกร่งการคำนวณควอนตัมเพราะช่วยให้ qubits สามารถสื่อสารกันผ่านการพัวพันควอนตัม มันเชื่อมโยง qubits สองตัวหรือมากกว่าเข้าด้วยกันโดยเชื่อมโยงในลักษณะที่การเปลี่ยนแปลงใด ๆ ในอนุภาคหนึ่งจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในอีกอนุภาค สิ่งนี้จะเกิดขึ้นแม้ว่าจะอยู่ห่างกันไกลมาก ดังนั้นคอมพิวเตอร์ควอนตัมจึงสามารถคำนวณได้หลายแบบพร้อมๆ กัน โดยเพิ่มพลังการคำนวณแบบทวีคูณเมื่อเปรียบเทียบกับอุปกรณ์แบบเดิม
อะไรคือปัญหา?
การพัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัมถูกขัดขวางโดยหนึ่งข้อเสีย: qubits ไม่เพียงโต้ตอบและพัวพันกัน เนื่องจากไม่สามารถแยกออกจากสภาพแวดล้อมภายนอกคอมพิวเตอร์ควอนตัมได้อย่างสมบูรณ์ พวกเขาโต้ตอบกับสภาพแวดล้อมภายนอก เป็นผลให้สิ่งนี้นำไปสู่การสูญเสียคุณสมบัติควอนตัมและข้อมูลที่พวกเขาดำเนินการในกระบวนการถอดรหัส
ฟิสิกส์ควอนตัม ภาพที่เป็นสาธารณสมบัติต้นฉบับจากวิกิมีเดียคอมมอนส์
ภาพปก: Berndthaller, CC BY-SA 4.0, ผ่าน Wikimedia Commons
กล่าวอีกนัยหนึ่ง แม้ว่าคุณจะเก็บอะตอมทั้งหมดไว้ภายใต้การควบคุมอย่างเข้มงวด พวกมันสามารถสูญเสีย "ควอนตัม" ของพวกมัน ซึ่งมีปฏิสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อม ไม่ใช่อย่างที่นักวิทยาศาสตร์วางแผนไว้เลย
มีทางแก้
เพื่อหลีกเลี่ยงผลกระทบของการถอดรหัสทางฟิสิกส์ใช้ชุดเฟสพิเศษ - ทอพอโลยี การพัวพันกันของควอนตัมไม่เพียงแต่ช่วยให้อุปกรณ์ควอนตัมเข้ารหัสข้อมูลผ่านตำแหน่งคงที่เดียวของ qubits แต่ยังรวมเข้ากับการเคลื่อนไหวแบบไดนามิกและการโต้ตอบของวัสดุทั้งหมด—ในรูปแบบหรือโทโพโลยีของสถานะที่พันกันของวัสดุ สิ่งนี้สร้าง qubit "ทอพอโลยี" ที่เข้ารหัสข้อมูลในรูปแบบที่สร้างจากหลายส่วนแทนที่จะเป็นเพียงส่วนเดียว ซึ่งจะช่วยลดความน่าจะเป็นที่จะสูญเสียข้อมูลในแต่ละเฟส
สัญญาณสำคัญของการเปลี่ยนผ่านจากระยะหนึ่งไปสู่อีกประการหนึ่งคือการทำลายสมมาตรทางกายภาพ แนวคิดที่ว่ากฎของฟิสิกส์เหมือนกันสำหรับวัตถุ ณ จุดใดเวลาหนึ่งหรือในอวกาศ โมเลกุลของน้ำในฐานะที่เป็นของเหลวจะเป็นไปตามกฎทางกายภาพเดียวกัน ณ จุดใดก็ได้ในอวกาศและในทุกทิศทาง
แต่ถ้าทำให้น้ำเย็นพอกลายเป็นน้ำแข็ง โมเลกุลของมันจะเลือกจุดที่เหมาะสมตามโครงสร้างผลึกหรือโครงตาข่าย ทันใดนั้น โมเลกุลของน้ำก็มีจุดที่ต้องการในอวกาศที่พวกเขาครอบครอง ปล่อยให้ส่วนอื่นๆ ว่างเปล่า เป็นผลให้ความสมมาตรเชิงพื้นที่ของน้ำแตกสลายตามธรรมชาติ สิ่งนี้เป็นแรงบันดาลใจให้นักวิทยาศาสตร์เข้าสู่ขั้นตอนทอพอโลยีใหม่ภายในคอมพิวเตอร์ควอนตัม ความแตกต่างที่สำคัญคือในช่วงใหม่นี้ ความสมมาตรไม่ได้ขาดหายไปในอวกาศ แต่ในเวลา
จะสร้างมิติเพิ่มเติมได้อย่างไร?
นักฟิสิกส์ไม่ได้ตั้งใจจะสร้างเฟสด้วยมิติเพิ่มเติมทางทฤษฎีของเวลาและไม่ได้มองหาวิธีการที่จะปรับปรุงการจัดเก็บข้อมูลควอนตัม พวกเขาต้องการสร้างเฟสใหม่ของสสาร รูปแบบที่สสารสามารถมีอยู่ได้ แน่นอน นอกเหนือจากมาตรฐาน - ของแข็ง ของเหลว ก๊าซและพลาสมา
ในคอมพิวเตอร์ควอนตัมนี้ นักฟิสิกส์ได้สร้างระยะที่ไม่เคยเห็นมาก่อนของสสารที่ทำตัวราวกับว่าเวลามีสองมิติ ขั้นตอนนี้สามารถช่วยปกป้องข้อมูลควอนตัมจากการถูกทำลายได้นานกว่าวิธีการที่มีอยู่ ภาพถ่าย: “Quantinuum”
พวกเขาเริ่มสร้างเฟสใหม่โปรเซสเซอร์ควอนตัม H1 ของควอนตินิวัม ซึ่งประกอบด้วยอิตเทอร์เบียมไอออน 10 ตัวในห้องสุญญากาศ ซึ่งจะถูกควบคุมอย่างแม่นยำด้วยเลเซอร์ในกับดักไอออน ตามแผนดังกล่าว ด้วยการให้ไอออนแต่ละตัวในโซ่กระแทกเป็นระยะ ("ระเบิด") ด้วยความช่วยเหลือของเลเซอร์ นักฟิสิกส์ต้องการทำลายความสมมาตรของเวลาอย่างต่อเนื่อง
บรรทัดล่างคืออะไร?
ตอนนี้เฟสใหม่ของสสารที่สร้างขึ้นด้วยเลเซอร์ที่แกว่งสตริงอิตเทอร์เบียมไอออน 10 อันเป็นจังหวะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถจัดเก็บข้อมูลด้วยวิธีที่ป้องกันข้อผิดพลาดได้มากขึ้น สิ่งนี้จะช่วยในการพัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่เก็บข้อมูลไว้เป็นเวลานานโดยไม่บิดเบือน นักวิจัยสรุปผลการค้นพบของพวกเขาในบทความที่ตีพิมพ์เมื่อวันที่ 20 กรกฎาคมในวารสาร Nature
ตอนนี้การรวมมิติเวลา "พิเศษ" ทางทฤษฎีเป็นวิธีการคิดเกี่ยวกับขั้นตอนของสสารที่ต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง
อ่านเพิ่มเติม:
บันทึกการขับมวลโคโรนาที่ Betelgeuse มีขนาดใหญ่กว่าดวงอาทิตย์ 400 พันล้านเท่า
เมกาโลดอนกินสัตว์ขนาดเท่าวาฬเพชฌฆาตในแต่ละครั้ง
เอเวอเรสต์พบร่องรอยของ DNA ที่ไม่ควรอยู่ที่นั่น