Calculul cuantic promite să rezolve calcule complexe la o viteză fără precedent. Cu toate acestea, cercetările recente au evidențiat o limitare fundamentală în computerele cuantice – calitatea ceasului folosit pentru măsurarea timpului. Ceasurile în computerele cuantice trebuie să obțină o rezoluție și precizie ridicate, dar s-a descoperit că obținerea rezoluției și preciziei perfecte în același timp este imposibilă din cauza energiei finite și a generării de entropie a ceasurilor.
Pentru a manipula stările cuantice într-un computer cuantic, sunt necesare măsurători precise ale timpului. Ceasurile sunt folosite pentru a schimba starea sistemelor fizice cuantice, cum ar fi atomii individuali, prin supunerea acestora la forțe specifice pentru o durată specifică. Precizia ceasului este crucială pentru a asigura că operațiunile de calcul cuantic furnizează rezultatele corecte.
Provocarea constă în proprietățile ceasurilor – precizia și rezoluția în timp. Rezoluția în timp se referă la cele mai mici intervale de timp măsurabile, în timp ce precizia indică nivelul de inexactitate la fiecare ticăit al ceasului. Echipa de cercetare a descoperit că niciun ceas nu poate avea energie infinită sau poate genera entropie infinită și, prin urmare, este imposibil să se obțină rezoluție și precizie perfecte în același timp. Această limitare impune constrângeri asupra capacităților calculatoarelor cuantice.
În timp ce operațiile aritmetice perfecte sunt realizabile în lumea noastră clasică, fizica cuantică introduce complexități. Schimbarea unei stări cuantice într-un computer cuantic este asemănătoare cu o rotație în dimensiuni superioare. Pentru ca starea dorită să fie atinsă, rotația trebuie aplicată pentru o perioadă de timp specifică. Abaterea de la această sincronizare precisă poate duce la rezultate incorecte.
Măsurarea timpului este intrinsec legată de entropia din sistemele fizice. Entropia crește în timp, ducând la o mare dezordine. Fiecare măsurare a timpului este asociată cu o creștere a entropiei, întrucât energia se converteste în căldură și sunet. Echipa de cercetare a dezvoltat un model matematic care demonstrează compromisul între rezoluția în timp și precizie pentru orice ceas. Lucrul rapid și precis nu pot fi realizate simultan.
Aceste descoperiri impun o limită naturală vitezei și fiabilității calculatoarelor cuantice. În timp ce limitările actuale în calculul cuantic sunt atribuite altor factori, cum ar fi precizia componentelor sau câmpurile electromagnetice, această cercetare sugerează că măsurarea timpului va juca un rol decisiv în viitor. Pe măsură ce tehnologia cuantică continuă să avanseze, abordarea provocării măsurării neoptime a timpului va deveni crucială.
Studiul intitulat „Impactul cronometrajului imperfect asupra controlului cuantic” a fost publicat în Physical Review Letters. Ridică întrebări importante despre limitările fundamentale ale ceasurilor în calculul cuantic și pune bazele unor cercetări suplimentare pentru optimizarea măsurării timpului în sistemele cuantice.
The source of the article is from the blog kewauneecomet.com