Kvantberäkning har mycket potential för att utföra komplexa beräkningar med en osedvanlig hastighet. Men nyligen forskning har belyst en grundläggande begränsning i kvantdatorer – kvaliteten på klockan som används för tidsmätning. Klockor i kvantdatorer behöver uppnå både hög upplösning och precision, men det har upptäckts att det är omöjligt att uppnå perfekt upplösning och precision samtidigt på grund av klockors ändliga energi och entropigenerering.
För att manipulera kvanttillstånd i en kvantdator krävs noggranna tidsmätningar. Klockor används för att ändra tillståndet hos kvantfysiska system, som individuella atomer, genom att utsätta dem för specifika krafter under en specifik tidsperiod. Klockans noggrannhet är avgörande för att säkerställa att kvantberäkningsoperationer ger korrekta resultat.
Utmaningen ligger i egenskaperna hos klockor – deras precision och tidsupplösning. Tidsupplösning avser de minsta mätbara tidsintervallen, medan precisionen indikerar nivån på inkorrekt tickning av klockan. Forskarteamet har funnit att ingen klocka kan ha oändlig energi eller generera oändlig entropi och därför är det omöjligt att uppnå perfekt upplösning och precision samtidigt. Denna begränsning sätter gränser för kapabiliteterna hos kvantdatorer.
Medan perfekta aritmetiska operationer är möjliga i vår klassiska värld introducerar kvantfysik komplexiteter. Att ändra ett kvantillstånd i en kvantdator liknar en rotation i högre dimensioner. För att det önskade tillståndet ska uppnås måste rotationen tillämpas under en specifik tidsperiod. Avvikelser från denna exakta tidpunkten kan resultera i felaktiga resultat.
Tidsmätning är intrinsiskt kopplat till entropi i fysiska system. Entropin ökar över tiden, vilket leder till större oordning. Varje tidsmätning är kopplad till en ökning av entropin då energi omvandlas till värme och ljud. Forskarteamet har utvecklat en matematisk modell som visar uppoffringen mellan tidsupplösning och precision för vilken klocka som helst. Att arbeta snabbt och att arbeta precist kan inte uppnås samtidigt.
Dessa resultat sätter en naturlig gräns för hastigheten och tillförlitligheten hos kvantdatorer. Medan nuvarande begränsningar inom kvantdatorer tillskrivs andra faktorer, såsom komponentprecision eller elektromagnetiska fält, antyder denna forskning att tidsmätning kommer att spela en avgörande roll i framtiden. När den kvantteknologin fortsätter att utvecklas blir det nödvändigt att tackla utmaningen med icke-optimal tidsmätning.
Studien, med titeln ”Inverkan av Ofullständig Tidsmätning på Kvantkontroll,” publicerades i Physical Review Letters. Den väcker viktiga frågor om de grundläggande begränsningarna hos klockor i kvantdatorer och lägger grunden för ytterligare undersökningar om optimering av tidsmätning i kvantssystem.
The source of the article is from the blog mendozaextremo.com.ar