Kvántové počítačové čipy dlho boli obmedzované problémom zmiešania informácií, čo obmedzovalo ich pamäťové schopnosti. Nedávny prelom v teoretickej fyzike však mohol nájsť riešenie. Výskumníci pod vedením Rahula Nandkishora, docenta fyziky na CU Boulder, objavili spôsob, ako vytvoriť scénár, v ktorom informácie zostávajú zorganizované, podobne ako šálka kávy s krémom, ktorý sa nikdy úplne nespája.
Pomocou matematických nástrojov si tím predstavil šachovnicový vzor teoretických kubitov a zistil, že tým, že tieto vzory usporiadajú konkrétnym spôsobom, môže informácia kolovať okolo čipu, aniž by úplne zmizla. Tento prelom otvára dvere ku novým možnostiam v kvantovom výpočetníctve a poskytuje inžinierom potenciálne pokroky pri ukladaní informácií v neuveriteľne malých objektoch.
Aj keď je stále potrebné experimentálne overenie, tento výsledok predstavuje významný krok vpred v snahe o „prelomenie ergodicity“, ktorý si kládze za cieľ vytvárať materiály, ktoré odolávajú rovnovážnym stavom počas dlhšej doby. Štúdia bola publikovaná v časopise „Physical Review Letters“.
Kvantové výpočetníctvo čelí výzve, keď sa kubity ľahko miešajú, čo v konečnom dôsledku vedie k chaotickému neporiadku. Nandkishorov tím však mohol objaviť riešenie tohto problému. Starostlivým usporiadaním kubitov je možné si ponechať informácie aj v prípade, ak sa objavia rušivé vplyvy, ako sú magnetické polia. Tento prielom naznačuje potenciál na vytváranie zariadení s formou kvantovej pamäte, v ktorej je možné uchovávať informácie bez degradácie.
Výskumníci použili matematické modelovanie na predstavenie poľa kubitov usporiadaných do šachovnicového vzoru. Kompaktným usporiadaním kubitov ovplyvňujú správanie a vplyvajú na susedné kubity, pripomínajúce dav ľudí na malom priestore. Tím vypočítal, že manipuláciou týchto vzorov môže informácia koloval bez degradácie, podobne ako vírenie smotany v šálke kávy.
Okrem oblasti kvantového výpočetníctva majú tieto zistenia dôsledky aj na porozumenie rôznym javom vo vesmíre. Väčšina objektov sa tenduje pohybovať smerom k termálnemu rovnováhe, ale táto výskum pridáva do rastúceho poľa dôkazov, že určité usporiadanie hmoty môže odolávať týmto tendenciám, ohrozujúc naše porozumenie základných zákonov, ktoré riadia vesmír.
Nandkishore poznamenáva, že aj keď štatistická fyzika úspešne opisuje mnohé každodenné javy, existujú situácie, kde sa môže nevzťahovať. Tento prielom v kvantovej pamäti nás približuje k odomykaniu potenciálu kvantového výpočetníctva a rozširovaniu našeho porozumenia intrigujúcich vlastností vesmíru.
Časté otázky:
1. Aký je nedávny prelom v teoretickej fyzike týkajúci sa kvantových počítačových čipov?
Výskumníci pod vedením Rahula Nandkishora objavili spôsob, ako usporiadať teoretické kubity takým spôsobom, aby informácia mohla koloovať bez úplného zmiznutia. Tento prielom rieši problém zmiešania informácií a rozširuje pamäťové schopnosti kvantových počítačových čipov.
2. Ako výskumníci dosiahli usporiadaný tok informácií v kvantových počítačových čipoch?
Výskumníci použili matematické nástroje na predstavenie šachovnicového vzoru teoretických kubitov. Usporiadaním týchto vzorov konkrétnym spôsobom zistili, že informácia môže koloovať okolo čipu bez úplného zmiznutia. Toto usporiadanie umožňuje kubitom uchovať informácie aj v prípade rušivých vplyvov, ako sú magnetické polia.
3. Aké sú potenciálne dôsledky tohto prielomu v kvantovom výpočetníctve?
Tento prielom môže viesť k pokrokom pri ukladaní informácií v neuveriteľne malých objektoch a poskytovať inžinierom nové možnosti v kvantovom výpočetníctve. Naznačuje potenciál na vytváranie zariadení s formou kvantovej pamäte, v ktorej je možné uchovávať informácie bez degradácie.
4. Ako výskumníci manipulovali s vzormi kubitov?
Výskumníci kompaktným spôsobom usporiadali kubity do šachovnicového vzoru. Manipuláciou týchto vzorov ovplyvňovali správanie a vplyvujú na susedné kubity, čo umožňuje tok informácií bez degradácie. Toto správanie je podobné víreniu smotany v šálke kávy.
5. Aký vplyv má tento prielom na naše porozumenie základných zákonov, ktoré riadia vesmír?
Tieto zistenia majú dôsledky aj pre porozumenie základných zákonov, ktoré riadia vesmír. Väčšina objektov sa tenduje pohybovať smerom k termálnej rovnováhe, ale výskum naznačuje, že určité usporiadanie hmoty môže odolávať týmto tendenciám. Toto prispieva ku rastúcemu počtu dôkazov, ktoré ohrozujú naše porozumenie vlastnostiam vesmíru.
Definície:
– Poriadenie ergodikosť: Koncept v fyzike, ktorý si kládze za cieľ vytvárať materiály, ktoré odolávajú rovnovážnym stavom počas dlhšieho časového obdobia.
Navrhované súvisiace odkazy:
– Oddelenie fyziky na CU Boulder
The source of the article is from the blog crasel.tk