Roman RemberCalculul cuantic promite să efectueze calculații complexe la o viteză fără precedent. Totuși, cercetările recente au scos la iveală o limitare fundamentală în computerele cuantice – calitatea ceasului folosit pentru măsurarea timpului. Ceasurile din computerele cuantice trebuie să atingă atât o rezoluție cât și o precizie ridicate, dar s-a descoperit că atingerea unei rezoluții și precizii perfecte în același timp este imposibilă datorită energiei finite și generației 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, supunându-le anumitor forțe pentru o anumită durată. Precizia ceasului este crucială pentru a asigura că operațiunile de calcul cuantic oferă rezultate corecte.
Provocarea constă în proprietățile ceasurilor – precizia și rezoluția timpului. Rezoluția timpului se referă la cele mai mici intervale de timp măsurabile, în timp ce precizia indică nivelul de inexactitate cu fiecare ticăit al ceasului. Echipa de cercetare a constatat că niciun ceas nu poate avea o energie infinită sau genera entropie infinită, și de aceea, este imposibil să se atingă o rezoluție și precizie perfectă în același timp. Această limitare pune constrângeri asupra capacităților computerelor cuantice.
În timp ce operațiunile 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. Abaterile de la această temporizare precisă pot duce la rezultate incorecte.
Măsurarea timpului este intrinsec legată de entropia în sistemelor fizice. Entropia crește în timp, ducând la o dezordine mai mare. Fiecare măsurare a timpului este asociată cu o creștere a entropiei, deoarece energia este convertită în căldură și sunet. Echipa de cercetare a dezvoltat un model matematic care demonstrează compensația între rezoluția și precizia timpului pentru orice ceas. Lucrul rapid și precis nu poate fi realizat simultan.
Aceste constatări impun o limitare naturală asupra vitezei și fiabilității computerelor 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, adresarea provocării măsurătorii 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 așază bazele pentru investigații ulterioare în optimizarea măsurătorii timpului în sistemele cuantice.
