Kvantový výpočetný systém ponúka veľký potenciál pre vykonávanie zložitých výpočtov s neuveriteľnou rýchlosťou. Nedávne výskumy však poukázali na jedno základné obmedzenie kvantových počítačov – kvalitu hodín použitých na meranie času. Hodiny v kvantových počítačoch musia dosiahnuť vysoké rozlíšenie a presnosť, ale ukázalo sa, že simultánne dokonalé rozlíšenie a presnosť je nemožné kvôli obmedzenej energii a generácii entropie v hodinách.
Na manipuláciu s kvantovými stavmi v kvantovom počítači sa vyžadujú presné časové merania. Hodiny sa používajú na zmenu stavu kvantových fyzikálnych systémov, ako sú jednotlivé atómy, vystavením im konkrétnym silám počas určitého obdobia. Presnosť hodín je kľúčová pre zabezpečenie správnych výsledkov kvantového výpočtu.
Problém spočíva v vlastnostiach hodín – ich presnosti a rozlíšení v čase. Rozlíšenie času sa týka najmenších merateľných časových intervalov, zatiaľ čo presnosť značí stupeň nepresnosti s každým tiknutím hodín. Výskumný tím zistil, že žiadne hodiny nemôžu mať nekonečnú energiu ani generovať nekonečnú entropiu, a preto nie je možné dosiahnuť dokonalé rozlíšenie a presnosť súčasne. Toto obmedzenie klade obmedzenia na schopnosti kvantových počítačov.
Zatiaľ čo dokonalé aritmetické operácie sú dosiahnuteľné v našom klasickom svete, kvantová fyzika prináša zložitosti. Zmena kvantového stavu v kvantovom počítači je podobná rotácii v vyšších rozmeroch. Ak sa má dosiahnuť požadovaný stav, rotácia sa musí aplikovať po špecifickú dobu. Odchýlenie od tejto presnej časovej osi môže viesť k nesprávnym výsledkom.
Meranie času je intrinzicky spojené s entropiou v fyzikálnych systémoch. Entropia rastie s časom, čo vedie k väčšej neusporiadanosť. Každé meranie času sa spája s nárastom entropie, keďže energia sa mení na teplo a zvuk. Výskumný tím vypracoval matematický model, ktorý demonštruje kompromis medzi časovým rozlíšením a presnosťou pre akékoľvek hodiny. Rýchla práca a presná práca nemôžu byť dosiahnuté súčasne.
Tieto zistenia stanovujú prirodzený limit pre rýchlosť a spoľahlivosť kvantových počítačov. Zatiaľ čo súčasné obmedzenia v kvantovom počítačovectve sú pripisované iným faktorom, akou sú napríklad presnosť komponentov alebo elektromagnetické polia, tento výskum naznačuje, že meranie času bude v budúcnosti zohrávať rozhodujúcu úlohu. Ako sa kvantová technológia ďalej rozvíja, riešenie výzvy s neoptimálnym meraním času bude kľúčové.
Štúdia s názvom „Vplyv nedokonalého časového merania na kvantovú kontrolu“ bola publikovaná v Physical Review Letters. Klade dôležité otázky týkajúce sa základných obmedzení hodín v kvantovom počítačovectve a pokláda základ pre ďalšie preskúmanie optimalizácie merania času v kvantových systémoch.
The source of the article is from the blog guambia.com.uy