Quantencomputerchips wurden lange Zeit durch das Problem der Informationsvermischung behindert, was ihre Speicherkapazitäten begrenzt. Ein kürzlich erfolgter Durchbruch in der theoretischen Physik könnte jedoch eine Lösung gefunden haben. Forscher unter der Leitung von Rahul Nandkishore, außerordentlicher Professor für Physik an der CU Boulder, haben einen Weg entdeckt, um eine Situation zu schaffen, in der Informationen organisiert bleiben, ähnlich wie eine Tasse Kaffee mit Sahne, die sich nie vollständig vermischt.
Mithilfe mathematischer Werkzeuge stellte das Team ein Schachbrettmuster theoretischer Qubits vor und fand heraus, dass die Anordnung dieser Muster auf eine bestimmte Weise ermöglicht, dass die Informationen auf dem Chip fließen, ohne jemals vollständig zu verschwinden. Dieser Durchbruch eröffnet neue Möglichkeiten in der Quantencomputertechnologie und bietet Ingenieuren potenzielle Fortschritte bei der Speicherung von Informationen in unglaublich winzigen Objekten.
Obwohl noch experimentelle Bestätigungen erforderlich sind, markiert diese Entdeckung einen bedeutenden Fortschritt in der Erforschung der „Ergodenzitätsverletzung“, die darauf abzielt, Materialien zu schaffen, die über längere Zeiträume hinweg im Ungleichgewicht verweilen. Die Studie wurde in den „Physical Review Letters“ veröffentlicht.
Quantencomputer stehen vor der Herausforderung, dass sich Qubits leicht vermischen können, was letztendlich zu chaotischer Unordnung führt. Das Team um Nandkishore hat jedoch möglicherweise eine Lösung für dieses Problem gefunden. Durch eine sorgfältige Anordnung der Qubits ist es möglich, Informationen zu behalten, auch wenn Störungen wie magnetische Felder auftreten. Dieser Durchbruch deutet auf das Potenzial hin, Geräte mit einer Form von Quantenspeicherung zu entwickeln, in denen Informationen ohne Abbau gespeichert werden können.
Die Forscher verwendeten mathematische Modellierung, um eine Anordnung von Qubits in einem schachbrettähnlichen Muster zu entwerfen. Durch die kompakte Anordnung der Qubits beeinflusst ihr Verhalten benachbarte Qubits, ähnlich wie eine Menschenmenge in einem engen Raum. Das Team berechnete, dass durch Manipulation dieser Muster die Informationen ohne Abbau fließen könnten, ähnlich wie sich die wirbelnde Sahne in einer Tasse Kaffee bewegt.
Über den Bereich des Quantencomputings hinaus haben diese Ergebnisse Auswirkungen auf das Verständnis verschiedener Phänomene im Universum. Die meisten Objekte neigen dazu, sich dem thermischen Gleichgewicht anzunähern, aber diese Forschung trägt zu einer wachsenden Menge an Beweisen bei, die zeigen, dass bestimmte Anordnungen von Materie diesen Tendenzen widerstehen können und unser Verständnis der fundamentalen Gesetze, die das Universum regieren, herausfordern.
Nandkishore merkt an, dass die statistische Physik zwar erfolgreich war, um viele alltägliche Phänomene zu beschreiben, aber in bestimmten Situationen möglicherweise nicht anwendbar ist. Dieser Durchbruch in der Quantenspeicherung bringt uns näher an die Entfaltung des Potenzials von Quantencomputern und erweitert unser Verständnis der faszinierenden Eigenschaften des Universums.
FAQ:
1. Was ist der kürzliche Durchbruch in der theoretischen Physik in Bezug auf Quantencomputerchips?
Forscher unter der Leitung von Rahul Nandkishore haben einen Weg entdeckt, theoretische Qubits auf eine bestimmte Weise anzuordnen, um Informationen fließen zu lassen, ohne vollständig zu verschwinden. Dieser Durchbruch behebt das Problem der Informationsvermischung und erweitert die Speicherkapazitäten von Quantencomputerchips.
2. Wie haben die Forscher einen organisierten Informationsfluss in Quantencomputerchips erreicht?
Die Forscher verwendeten mathematische Werkzeuge, um ein Schachbrettmuster theoretischer Qubits zu entwerfen. Durch die Anordnung dieser Muster in einer bestimmten Weise fanden sie heraus, dass die Informationen auf dem Chip fließen können, ohne vollständig zu verschwinden. Diese Anordnung ermöglicht es den Qubits, Informationen zu behalten, auch wenn Störungen wie magnetische Felder auftreten.
3. Welche potenziellen Auswirkungen hat dieser Durchbruch auf das Quantencomputing?
Dieser Durchbruch könnte zu Fortschritten bei der Speicherung von Informationen in unglaublich winzigen Objekten führen und Ingenieuren neue Möglichkeiten im Quantencomputing eröffnen. Er legt nahe, dass Geräte mit einer Form von Quantenspeicherung entwickelt werden könnten, in denen Informationen ohne Abbau gespeichert werden können.
4. Wie haben die Forscher die Muster der Qubits manipuliert?
Die Forscher haben die Qubits in einer schachbrettähnlichen Anordnung kompakt angeordnet. Durch die Manipulation dieser Muster beeinflusst ihr Verhalten benachbarte Qubits und ermöglicht einen Informationsfluss ohne Abbau. Dieses Verhalten ähnelt der wirbelnden Sahne in einer Tasse Kaffee.
5. Wie beeinflusst dieser Durchbruch unser Verständnis der fundamentalen Gesetze, die das Universum regieren?
Die Ergebnisse haben Auswirkungen, die über das Quantencomputing hinausgehen, da sie unser Verständnis der fundamentalen Gesetze, die das Universum regieren, in Frage stellen. Die meisten Objekte tendieren dazu, sich dem thermischen Gleichgewicht anzunähern, aber die Forschungsergebnisse legen nahe, dass bestimmte Anordnungen von Materie diesen Tendenzen widerstehen können. Dies trägt zu einer wachsenden Menge an Beweisen bei, die unser Verständnis der Eigenschaften des Universums herausfordern.
Definitionen:
– Ergodenzitätsverletzung: Ein Konzept in der Physik, das darauf abzielt, Materialien zu schaffen, die über längere Zeiträume hinweg im Ungleichgewicht verweilen.
Vorgeschlagene verwandte Links:
– CU Boulder Department of Physics
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