นักวิทยาศาสตร์พัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัมเชิงแสงรูปแบบใหม่

ในขณะที่คอมพิวเตอร์ทั่วไปมีหน่วยของข้อมูลเป็นเลขฐานสองหรือบิตในหน่วยควอนตัม

บนคอมพิวเตอร์มีหน่วยวัดเป็นควอนตัมบิตหรือคิวบิต ในคอมพิวเตอร์ทั่วไป ข้อมูลส่วนใหญ่จะถูกส่งผ่านกระแสไฟฟ้าในเซลล์หน่วยความจำที่ทำจากทรานซิสเตอร์แบบสนามแม่เหล็ก แต่ในคอมพิวเตอร์ควอนตัม ตัวพาข้อมูลจะมีอนุภาคขนาดเล็กกว่ามาก เช่น ไอออน โฟตอน และอิเล็กตรอน ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับประเภทของคอมพิวเตอร์

ข้อมูลเกี่ยวกับ qubit สามารถมีได้ลักษณะเฉพาะของอนุภาคนี้ (ตัวอย่างเช่นอิเล็กตรอนสปินหรือโฟตอนโพลาไรซ์) ซึ่งสามารถมีได้สองสถานะ แม้ว่าค่าบิตปกติจะเป็น 0 หรือ 1 แต่เวอร์ชันกลางของค่าเหล่านี้ก็เป็นไปได้ในบิตควอนตัม สถานะกลางเรียกว่า superposition คุณสมบัตินี้ทำให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถแก้ปัญหาได้

นักวิจัยจากสถาบันฟิสิกส์ Tartuมหาวิทยาลัยได้แสดงให้เห็นว่า microcrystals สังเคราะห์โดยใช้เมทริกซ์คริสตัลออปติกแบบผสมของฟลูออไรด์ที่เจือด้วยเออร์เบียมพราซีโอไดเมียมและไอออนของโลกที่หายากอื่น ๆ สามารถทำงานเป็นควิตได้โดยให้การคำนวณเชิงควอนตัมแบบออปติคัลที่เร็วมาก

“เมื่อเลือกไอออนรัฐอิเล็กทรอนิกส์ที่มีคุณสมบัติแตกต่างกันมาก จะต้องมีอย่างน้อยสองสถานะซึ่งปฏิสัมพันธ์ของไอออนิกอ่อนมาก สถานะเหล่านี้เหมาะสำหรับการดำเนินการลอจิกควอนตัมขั้นพื้นฐานกับบิตควอนตัมแต่ละตัว นอกจากนี้ จำเป็นต้องมีสถานะซึ่งมีปฏิสัมพันธ์ของไอออนิกสูง ซึ่งช่วยให้การดำเนินการลอจิกควอนตัมดำเนินการกับคิวบิตตั้งแต่ 2 บิตขึ้นไปได้ สถานะทั้งหมดเหล่านี้ต้องมีอายุการใช้งานยาวนาน (มิลลิวินาทีหรือไมโครวินาที) และต้องอนุญาตให้มีการเปลี่ยนผ่านแสงระหว่างสถานะเหล่านี้”

ศาสตราจารย์ Vladimir Khizhnyakov สมาชิกของ Estonian Academy of Sciences

นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าการตรวจพบดังกล่าวสถานะอิเล็กทรอนิกส์ของไอออนของโลกที่หายากไม่ได้รับการพิจารณาว่าเป็นไปได้ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงไม่ได้มองว่าสถานะดังกล่าวเหมาะสมกับควิต จนถึงปัจจุบันมีการศึกษาสถานะการหมุนของนิวเคลียสของอะตอมเป็นหลักสำหรับบทบาทของ qubits อย่างไรก็ตามความถี่ของพวกมันต่ำกว่าความถี่ของควอนตัมบิตถึงหนึ่งล้านเท่า นี่คือเหตุผลที่คอมพิวเตอร์ควอนตัมถูกสร้างขึ้นรอบ ๆ qubits เหล่านี้ และจะช้ากว่าคอมพิวเตอร์ที่มีบิตควอนตัมตามสถานะอิเล็กทรอนิกส์อย่างมาก

วงจรการทำงานที่รวดเร็วเป็นพิเศษช่วยให้คุณเอาชนะได้อุปสรรคสำคัญประการหนึ่งในการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัม คิวบิตไวต่อสภาพแวดล้อมมาก ดังนั้นการรบกวนจากสภาพแวดล้อมอาจนำไปสู่ข้อผิดพลาดในการคำนวณควอนตัมได้

“เวลาที่สอดคล้องกันของ qubit นั่นคือระยะเวลาของสถานะควอนตัมบริสุทธิ์นั้นสั้นมาก ยิ่งรอบการคำนวณเร็วขึ้น การรบกวนจากสภาพแวดล้อมในการทำงานของคิวบิตก็จะน้อยลง”

ศาสตราจารย์ Vladimir Khizhnyakov สมาชิกของ Estonian Academy of Sciences

พบว่าวิธีการเผาไหม้ของสเปกตรัมรูที่พัฒนาขึ้นก่อนหน้านี้ที่สถาบันฟิสิกส์แห่งมหาวิทยาลัยทาร์ตูสามารถใช้เพื่อเลือกชุดของควิทในไมโครคริสตัลที่ทำหน้าที่เป็นอินสแตนซ์ของคอมพิวเตอร์ ตาม Khizhnyakov ปัจจุบันเป็นหนึ่งในวิธีการที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดของสเปกโทรสโกปีแบบออปติคัลซึ่งช่วยให้คุณสามารถค้นหาไอออนเหล่านั้นในไมโครคริสตัลที่เหมาะสมที่สุดสำหรับใช้เป็นควิทคอมพิวเตอร์

แม้ว่าก่อนคอมพิวเตอร์ควอนตัมทำงานจริงยังคงเป็นหนทางที่ยาวไกลนัก แต่นักวิจัยจากห้องปฏิบัติการเลเซอร์สเปกโทรสโกปีของมหาวิทยาลัย Tartu ได้เริ่มสร้างต้นแบบนำร่องของคอมพิวเตอร์ควอนตัมโดยใช้วิธีการใหม่นี้ ตามที่นักวิจัยระบุว่าพวกเขาอยู่ในช่วงก่อนการนำเสนอผลงานขององค์ประกอบพื้นฐานของคอมพิวเตอร์ควอนตัมประเภทใหม่

อ่านเพิ่มเติม:

โลกจะถึงอุณหภูมิวิกฤตใน 20 ปี

การทำแท้งกับวิทยาศาสตร์: จะเกิดอะไรขึ้นกับเด็กที่จะคลอด

พบศิลปะหินที่เก่าแก่ที่สุดในโลก

กระทรวงสาธารณสุขของอาร์เจนตินาเปิดเผยข้อมูลเกี่ยวกับผลข้างเคียงในผู้ที่ได้รับ Sputnik V.