Kvantecomputing viser stor potentiale for at udføre komplekse beregninger med en hidtil uset hastighed. Men nylig forskning har kastet lys over en grundlæggende begrænsning i kvantecomputere – kvaliteten af uret, der anvendes til tidsmåling. Ure i kvantecomputere skal opnå både høj opløsning og præcision, men det er blevet opdaget, at det er umuligt at opnå perfekt opløsning og præcision samtidigt på grund af urenes endelige energi og entropiproduktion.
For at manipulere kvantetilstande i en kvantecomputer kræves præcise tidsmålinger. Ure bruges til at ændre tilstanden af kvantefysiske systemer, såsom enkelte atomer, ved at udsætte dem for specifikke kræfter i en specifik varighed. Urets nøjagtighed er afgørende for at sikre, at kvantecomputingoperationer leverer de korrekte resultater.
Udfordringen ligger i urenes egenskaber – deres præcision og tidsopløsning. Tidsopløsning henviser til de mindste målelige tidsintervaller, mens præcision angiver graden af unøjagtighed med hvert tik fra uret. Forskningsteamet har fundet ud af, at intet ur kan have uendelig energi eller generere uendelig entropi, og derfor er det umuligt at opnå perfekt opløsning og præcision samtidigt. Denne begrænsning lægger begrænsninger på kvantecomputeres evner.
Mens perfekte aritmetiske operationer er opnåelige i vores klassiske verden, introducerer kvantefysik kompleksiteter. At ændre en kvantetilstand i en kvantecomputer svarer til en rotation i højere dimensioner. For at opnå den ønskede tilstand skal rotationen anvendes i en bestemt tidsperiode. Afvigelser fra denne præcise timing kan resultere i forkerte resultater.
Tidsmåling er intrinsisk forbundet med entropi i fysiske systemer. Entropien stiger over tid, hvilket fører til større uorden. Hver gang en tidsmåling udføres, følger der en stigning i entropi, da energi omdannes til varme og lyd. Forskningsteamet har udviklet en matematisk model, der demonstrerer afvejningen mellem tidsopløsning og præcision for ethvert ur. Arbejde hurtigt og arbejde præcist kan ikke opnås samtidigt.
Disse resultater sætter en naturlig begrænsning på hastigheden og pålideligheden af kvantecomputere. Mens nuværende begrænsninger i kvantecomputing tilskrives andre faktorer såsom komponentpræcision eller elektromagnetiske felter, antyder denne forskning, at tidsmåling vil spille en afgørende rolle i fremtiden. Når kvanteteknologien fortsætter med at udvikle sig, vil det være afgørende at løse udfordringen med ikke-optimal tidsmåling.
Studiet med titlen “Indflydelsen af Ufuldkommen Tidsoptælling på Kvantekontrol” blev offentliggjort i Physical Review Letters. Det rejser vigtige spørgsmål om de grundlæggende begrænsninger af ure i kvantecomputing og lægger grundlaget for yderligere undersøgelser af optimering af tidsmåling i kvantesystemer.
The source of the article is from the blog jomfruland.net