Kwantumcomputerchips worden al lange tijd gehinderd door het probleem van informatie die verward raakt, waardoor hun geheugencapaciteiten beperkt zijn. Echter, een recente doorbraak in de theoretische natuurkunde heeft mogelijk een oplossing gevonden. Onderzoekers onder leiding van Rahul Nandkishore, hoofddocent natuurkunde aan de Universiteit van Colorado Boulder, hebben een manier ontdekt om een scenario te creëren waarin informatie georganiseerd blijft, vergelijkbaar met een kopje koffie met room dat nooit helemaal mengt.
Met behulp van wiskundige tools heeft het team een schaakbordpatroon van theoretische qubits bedacht en ontdekt dat door deze patronen op een specifieke manier te rangschikken, de informatie rond de chip kan stromen zonder ooit volledig te verdwijnen. Deze doorbraak opent de deur naar nieuwe mogelijkheden in de kwantumcomputing, waarbij ingenieurs potentiële vooruitgang boeken in het opslaan van informatie in ongelooflijk kleine objecten.
Hoewel experimentele verificatie nog nodig is, markeert deze vondst een belangrijke stap voorwaarts in het streven naar ‘ergodiciteitsbreking’, dat tot doel heeft materialen te creëren die gedurende langere tijd niet in evenwicht zijn. De studie werd gepubliceerd in “Physical Review Letters”.
Kwantumcomputing staat voor de uitdaging dat qubits gemakkelijk door elkaar worden gehaald, wat uiteindelijk resulteert in chaotische wanorde. Het team van Nandkishore heeft echter mogelijk een oplossing gevonden voor dit probleem. Door de qubits zorgvuldig te rangschikken, is het mogelijk om informatie te behouden, zelfs wanneer storingen zoals magnetische velden worden geïntroduceerd. Deze doorbraak suggereert de mogelijkheid om apparaten te bouwen met een vorm van kwantumgeheugen, waar informatie kan worden opgeslagen zonder degradatie.
De onderzoekers maakten gebruik van wiskundige modellering om een reeks qubits te bedenken die gerangschikt waren in een schaakbordpatroon. Door de qubits compact te rangschikken, beïnvloedt hun gedrag naburige qubits, vergelijkbaar met een menigte mensen in een kleine ruimte. Het team berekende dat door deze patronen te manipuleren, de informatie kon stromen zonder degradatie, vergelijkbaar met de wervelende room in een kopje koffie.
Naast de wereld van de kwantumcomputing hebben deze bevindingen implicaties voor het begrip van verschillende verschijnselen in het universum. De meeste objecten neigen naar thermisch evenwicht, maar dit onderzoek voegt zich bij een groeiend aantal bewijsmateriaal dat bepaalde rangschikkingen van materie deze neigingen kunnen weerstaan, waardoor ons begrip van de fundamentele wetten die het universum beheersen, wordt uitgedaagd.
Nandkishore merkt op dat hoewel statistische fysica succesvol is geweest in het beschrijven van veel alledaagse verschijnselen, er situaties kunnen zijn waarin het niet van toepassing is. Deze doorbraak in kwantumgeheugen brengt ons dichter bij het ontsluiten van het potentieel van kwantumcomputing en het uitbreiden van ons begrip van de intrigerende eigenschappen van het universum.
FAQ-sectie:
1. Wat is de recente doorbraak in de theoretische natuurkunde met betrekking tot kwantumcomputerchips?
Onderzoekers onder leiding van Rahul Nandkishore hebben een manier ontdekt om theoretische qubits op een specifieke manier te rangschikken, waardoor informatie kan stromen zonder volledig te verdwijnen. Deze doorbraak lost het probleem op van informatie die door elkaar wordt gehaald en vergroot de geheugencapaciteiten van kwantumcomputerchips.
2. Hoe hebben de onderzoekers een georganiseerde informatiestroom in kwantumcomputerchips bereikt?
De onderzoekers gebruikten wiskundige tools om een schaakbordpatroon van theoretische qubits voor te stellen. Door deze patronen op een specifieke manier te rangschikken, ontdekten ze dat de informatie rond de chip kon stromen zonder volledig te verdwijnen. Deze rangschikking maakt het mogelijk dat qubits informatie behouden, zelfs wanneer er storingen zoals magnetische velden worden geïntroduceerd.
3. Wat zijn de mogelijke implicaties van deze doorbraak in kwantumcomputing?
Deze doorbraak kan leiden tot ontwikkelingen in het opslaan van informatie in ongelooflijk kleine objecten, waardoor ingenieurs nieuwe mogelijkheden krijgen in kwantumcomputing. Het suggereert de mogelijkheid om apparaten te bouwen met een vorm van kwantumgeheugen, waar informatie kan worden opgeslagen zonder degradatie.
4. Hoe hebben de onderzoekers de patronen van qubits gemanipuleerd?
De onderzoekers hebben de qubits compact gerangschikt in een schaakbordachtig patroon. Door deze patronen te manipuleren, beïnvloedde hun gedrag naburige qubits, waardoor de informatie kon stromen zonder degradatie. Dit gedrag lijkt op de wervelende room in een kopje koffie.
5. Hoe beïnvloedt deze doorbraak ons begrip van de fundamentele wetten die het universum beheersen?
De bevindingen hebben implicaties buiten de kwantumcomputing, omdat ze ons begrip van de fundamentele wetten die het universum beheersen, uitdagen. De meeste objecten neigen naar thermisch evenwicht, maar het onderzoek suggereert dat bepaalde rangschikkingen van materie deze neigingen kunnen weerstaan. Dit voegt zich bij een groeiend aantal bewijsmateriaal dat ons begrip van de eigenschappen van het universum uitdaagt.
Definities:
– Ergodiciteitsbreking: Een concept in de natuurkunde dat tot doel heeft materialen te creëren die gedurende langere tijd niet in evenwicht zijn.
Suggesties voor gerelateerde links:
– Afdeling Natuurkunde van de Universiteit van Colorado Boulder
–
The source of the article is from the blog tvbzorg.com