Квантовые вычисления обладают огромным потенциалом для выполнения сложных вычислений с невиданной скоростью. Однако недавние исследования показали на основные ограничения квантовых компьютеров — качество используемых для измерения времени часов. Часы в квантовых компьютерах должны достигать как высокого разрешения, так и высокой точности, но было обнаружено, что достижение одновременно идеального разрешения и точности невозможно из-за конечной энергии и генерации энтропии в часах.
Для манипулирования квантовыми состояниями в квантовом компьютере требуется точные измерения времени. Часы используются для изменения состояния квантовых физических систем, таких как отдельные атомы, путем подвержения их определенным силам в течение определенного времени. Точность часов критически важна для обеспечения правильных результатов операций квантовых вычислений.
Основная проблема заключается в свойствах часов — их точности и разрешении времени. Разрешение времени относится к наименьшим измеримым временным интервалам, в то время как точность указывает на уровень неточности с каждым тактом часов. Исследовательская группа обнаружила, что ни одни часы не могут иметь бесконечную энергию или генерировать бесконечную энтропию, и поэтому невозможно достичь одновременно идеального разрешения и точности. Это ограничение накладывает ограничения на возможности квантовых компьютеров.
В то время как идеальные арифметические операции достижимы в нашем классическом мире, квантовая физика вводит сложности. Изменение квантового состояния в квантовом компьютере подобно повороту в более высоких измерениях. Для достижения желаемого состояния поворот должен применяться в течение определенного периода времени. Отклонение от этого точного времени может привести к неправильным результатам.
Измерение времени неразрывно связано с энтропией в физических системах. Энтропия увеличивается со временем, приводя к большему беспорядку. Каждое измерение времени связано с увеличением энтропии, поскольку энергия превращается в тепло и звук. Исследовательская группа разработала математическую модель, которая демонстрирует компромисс между разрешением времени и точностью для любых часов. Работа в быстром режиме и работа с высокой точностью не могут быть достигнуты одновременно.
Эти результаты накладывают естественное ограничение на скорость и надежность квантовых компьютеров. В то время как текущие ограничения в квантовых вычислениях приписываются другим факторам, таким как точность компонентов или электромагнитные поля, это исследование указывает на то, что измерение времени будет играть решающую роль в будущем. По мере развития квантовых технологий, решение проблемы недостаточной точности измерения времени станет критически важным.
Исследование, названное «Влияние неточного отсчета времени на квантовое управление», было опубликовано в Physical Review Letters. Оно поднимает важные вопросы об основных ограничениях часов в квантовых вычислениях и полагает основу для дальнейших исследований оптимизации измерения времени в квантовых системах.
The source of the article is from the blog foodnext.nl