ساخت رایانه‌های کوانتومی امروزی پیچیده است، مقیاس‌پذیری آن دشوار است و برای کار کردن به دمای کمتر از فضای بین‌ستاره‌ای نیاز دارند. این چالش ها باعث شد تا محققان امکان ساخت رایانه های کوانتومی را که با فوتون ها - ذرات نور - کار می کنند، کشف کنند. فوتون ها می توانند به راحتی اطلاعات را از مکانی به مکان دیگر منتقل کنند و کامپیوترهای کوانتومی فوتونی می توانند در دمای اتاق کار کنند، بنابراین این رویکرد امیدوارکننده است. با این حال، اگرچه انسان‌ها با موفقیت «دروازه‌های منطقی» کوانتومی جداگانه‌ای برای فوتون‌ها ایجاد کرده‌اند، ساخت تعداد زیادی دروازه و اتصال آنها به طور قابل اعتماد برای انجام محاسبات پیچیده یک چالش است.
بر اساس سندی که در 29 نوامبر منتشر شد، اکنون دانشمندان دانشگاه استنفورد طرح ساده‌تری را برای رایانه‌های کوانتومی فوتونی با استفاده از اجزای قابل دسترسی ارائه کرده‌اند. نوری. طرح پیشنهادی آنها از لیزر برای دستکاری اتم استفاده می کند که به نوبه خود می تواند وضعیت فوتون ها را از طریق پدیده ای به نام "تلپورت کوانتومی" تغییر دهد. اتم را می توان بازنشانی کرد و برای بسیاری از دروازه های کوانتومی مورد استفاده مجدد قرار داد و نیاز به ساخت چندین دروازه فیزیکی مجزا را از بین می برد که پیچیدگی ساخت یک کامپیوتر کوانتومی را تا حد زیادی کاهش می دهد.
دکتر بن بارتلت می گوید: «معمولاً، اگر می خواهید این نوع کامپیوترهای کوانتومی بسازید، باید هزاران تابشگر کوانتومی را بالقوه بگیرید، آنها را کاملاً غیرقابل تشخیص کنید و سپس آنها را در یک مدار فوتون غول پیکر ادغام کنید. D. ه- کاندیدای فیزیک کاربردی و نویسنده اصلی مقاله. با توجه به اینکه با این طراحی ما فقط به تعداد انگشت شماری از اجزای نسبتا ساده نیاز داریم و اندازه دستگاه با اندازه برنامه کوانتومی که می خواهید اجرا کنید افزایش نمی یابد.
این طراحی بسیار ساده تنها به چند قطعه تجهیزات نیاز دارد: یک کابل نوری، یک تقسیم کننده پرتو، یک جفت سوئیچ نوری و یک حفره نوری.
خوشبختانه، این قطعات از قبل وجود داشته و حتی به صورت تجاری در دسترس هستند. آنها همچنین به طور مداوم در حال بهبود هستند، زیرا در حال حاضر در برنامه های کاربردی غیر از محاسبات کوانتومی استفاده می شوند. برای مثال، شرکت‌های مخابراتی سال‌ها برای بهبود کابل‌های نوری و سوئیچ‌های نوری کار می‌کنند.
فن شانگهای، پروفسور جوزف و هون مای گودمن از دانشکده مهندسی و نویسنده ارشد مقاله می‌گویند: «آنچه ما در اینجا ارائه می‌دهیم مبتنی بر تلاش‌ها و سرمایه‌گذاری‌هایی است که مردم برای بهبود این مؤلفه‌ها انجام داده‌اند. "آنها اجزای جدیدی نیستند که به طور خاص برای محاسبات کوانتومی استفاده شوند."
طراحی جدید
طرح دانشمندان از دو بخش اصلی تشکیل شده است: یک حلقه ذخیره و یک بلوک پراکنده. حلقه ذخیره سازی، که عملکردی مشابه با حافظه در یک کامپیوتر معمولی دارد، یک حلقه نوری حاوی فوتون های متعددی است که در اطراف حلقه حرکت می کنند. مشابه بیت هایی که اطلاعات را در یک کامپیوتر کلاسیک ذخیره می کنند، در این سیستم هر فوتون یک بیت کوانتومی یا "کیوبیت" را نشان می دهد. جهت حرکت فوتون در اطراف حلقه ذخیره مقدار کیوبیت را تعیین می کند که به عنوان یک بیت می تواند 0 یا 1 باشد. علاوه بر این، از آنجایی که فوتون ها می توانند همزمان در دو حالت وجود داشته باشند، یک فوتون می تواند در هر دو جهت جریان یابد. در یک بار، که مقداری را نشان می دهد که ترکیبی از 0 و 1 به طور همزمان است.
محققان می توانند فوتون را با هدایت آن از حلقه ذخیره به بلوک پراکنده دستکاری کنند، جایی که فوتون به سمت حفره ای حاوی یک اتم حرکت می کند. سپس فوتون با اتم برهمکنش می‌کند و باعث می‌شود که این دو به هم بپیچند، یک پدیده کوانتومی که در آن دو ذره می‌توانند حتی در فواصل طولانی بر یکدیگر تأثیر بگذارند. سپس فوتون به حلقه ذخیره برمی گردد و لیزر حالت اتم را تغییر می دهد. از آنجایی که اتم و فوتون در هم پیچیده هستند، دستکاری اتم بر وضعیت فوتون جفت شده آن نیز تأثیر می گذارد.
بارتلت گفت: "با اندازه گیری وضعیت یک اتم، می توانید عملیات را به فوتون ها انتقال دهید." بنابراین ما فقط به یک کیوبیت اتمی قابل کنترل نیاز داریم و می توانیم از آن به عنوان یک پروکسی برای دستکاری غیر مستقیم سایر کیوبیت های فوتون استفاده کنیم.
از آنجایی که هر گیت منطقی کوانتومی را می توان در دنباله ای از عملیات انجام شده روی اتم کامپایل کرد، به طور کلی می توانید هر برنامه کوانتومی با هر اندازه ای را تنها با استفاده از یک کیوبیت اتمی قابل کنترل اجرا کنید. برای شروع یک برنامه، کد به دنباله ای از عملیات ترجمه می شود که فوتون ها را به بلوک پراکنده هدایت می کند و کیوبیت اتمی را دستکاری می کند. از آنجایی که می‌توانید نحوه تعامل اتم و فوتون‌ها را کنترل کنید، یک دستگاه می‌تواند بسیاری از برنامه‌های کوانتومی مختلف را اجرا کند.
بارتلت گفت: "برای بسیاری از کامپیوترهای کوانتومی فوتون، دروازه‌ها ساختارهای فیزیکی هستند که فوتون‌ها از آن عبور می‌کنند، بنابراین اگر می‌خواهید برنامه‌ای را که اجرا می‌کنید تغییر دهید، اغلب شامل پیکربندی مجدد فیزیکی سخت‌افزار می‌شود." "در حالی که در این مورد شما نیازی به تغییر سخت افزار ندارید - فقط باید مجموعه متفاوتی از دستورالعمل ها را به دستگاه بدهید."
نقل قول: محققان طرح ساده‌تری را برای رایانه‌های کوانتومی پیشنهاد می‌کنند (2021، 29 نوامبر)، که در 29 نوامبر 2021 از https://phys.org/news/2021-11-simpler-quantum.html بازیابی شده است.
این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به جز هرگونه معامله منصفانه به منظور مطالعه یا تحقیق خصوصی، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تکثیر نیست. محتوا فقط برای مقاصد اطلاعاتی ارائه شده است.
[ad_2]
مقالات مشابه
- TaxWatch: آیا شما دریافت بیکاری ؟ دفعات بازدید: این قبل از پر کردن مالیات خود را
- کارگاه آموزشی " کاربرد مواد شیمیایی ضد عفونی کننده در صنایع غذایی "
- گروه سابق CDC سر می گویند هیچ رئیس جمهوری تا کنون سیاسی پیشرو در ایالات متحده آمریکا آژانس بهداشت به عنوان مغلوب ساختن پیشی جستن است
- چگونه اوژنی بوشار مبارزه او حاضر متنفر
- شرکت صادرات و واردات کالاهای مختلف از جمله کاشی و سرامیک و ارائه دهنده خدمات ترانزیت و بارگیری دریایی و ریلی و ترخیص کالا برای کشورهای مختلف از جمله روسیه و کشورهای حوزه cis و سایر نقاط جهان - بازرگانی علی قانعی
- پمپ پکیج چیست؟ همه چیز درباره پمپ پکیج شوفاژ
- در مواجهه با coronavirus جمهوری خواه و دموکرات رهبران تعمیرات اساسی کنوانسیون طرح
- پس از دانشمند اخراج فرماندار فلوریدا خواستار coronavirus دستکاری داده ها به اتهام 'nonissue'
- هنگامی که نور تقارن خود را از دست می دهد، می تواند ذرات را حفظ کند
- عینک شنا SS-EY21