Komputery kwantowe obiecują wykonywanie złożonych obliczeń z niespotykaną dotąd prędkością. Jednak ostatnie badania rzucają światło na podstawowe ograniczenie w komputerach kwantowych – jakość zegara używanego do pomiaru czasu. Zegary w komputerach kwantowych muszą osiągnąć zarówno wysoką rozdzielczość, jak i precyzję, ale okazało się, że niemożliwe jest jednoczesne osiągnięcie doskonałej rozdzielczości i precyzji ze względu na skończoną energię i generację entropii zegarów.
Aby manipulować stanami kwantowymi w komputerze kwantowym, wymagane są precyzyjne pomiar czasu. Zegary są używane do zmiany stanu kwantowych systemów fizycznych, takich jak pojedyncze atomy, poprzez poddanie ich określonym siłom przez określony czas trwania. Precyzja zegara jest kluczowa dla zapewnienia, że operacje komputerowe na poziomie kwantowym dają poprawne wyniki.
Wyzwaniem jest charakterystyka zegarów – ich precyzja i rozdzielczość czasowa. Rozdzielczość czasowa odnosi się do najmniejszych mierzalnych przedziałów czasowych, podczas gdy precyzja wskazuje poziom niedokładności z każdym tiknięciem zegara. Zespół badawczy odkrył, że żaden zegar nie może mieć nieskończonej energii ani generować nieskończonej entropii, dlatego niemożliwe jest jednoczesne osiągnięcie doskonałej rozdzielczości i precyzji. To ograniczenie nakłada ograniczenia na możliwości komputerów kwantowych.
Podczas gdy doskonałe operacje arytmetyczne są osiągalne w naszym klasycznym świecie, fizyka kwantowa wprowadza złożoności. Zmiana stanu kwantowego w komputerze kwantowym jest podobna do rotacji we wyższych wymiarach. Aby osiągnąć pożądany stan, rotacja musi być stosowana przez określony okres czasu. Odbieganie od tego precyzyjnego czasowania może prowadzić do nieprawidłowych wyników.
Pomiar czasu jest ściśle związany z entropią w systemach fizycznych. Entropia zwiększa się wraz z upływem czasu, prowadząc do większego nieładu. Każdy pomiar czasu wiąże się ze wzrostem entropii, ponieważ energia przekształcana jest w ciepło i dźwięk. Zespół badawczy opracował model matematyczny, który pokazuje kompromis między rozdzielczością czasową a precyzją dla dowolnego zegara. Pracować szybko i pracować precyzyjnie nie jest możliwe jednocześnie.
Te wyniki nałożą naturalne ograniczenia na prędkość i niezawodność komputerów kwantowych. Podczas gdy obecne ograniczenia w komputerach kwantowych są przypisywane innym czynnikom, takim jak precyzja komponentów czy pola elektromagnetyczne, badania te sugerują, że pomiary czasu będą odgrywać decydującą rolę w przyszłości. W miarę postępu technologii kwantowych, konieczne będzie znalezienie rozwiązań dla problemów związanych z niewłaściwym pomiar czasu.
Badanie zatytułowane „Wpływ niedoskonałego odmierzania czasu na kontrolę kwantową” zostało opublikowane w Physical Review Letters. Podnosi ono ważne pytania dotyczące podstawowych ograniczeń zegarów w komputerach kwantowych i stanowi podstawę dla dalszych badań mających na celu optymalizację pomiaru czasu w systemach kwantowych.
The source of the article is from the blog guambia.com.uy