Oamenii de știință au descoperit o metodă de ultimă generație pentru a proteja informațiile cuantice de „zgomot” – și în sfârșit ne -ar putea lăsa să construim practic Calculatoare cuantice.
Calculatoarele cuantice se bazează pe Îmbrăcăminte cuanticăconexiunea dintre Proprietăți cuantice din două particule care sunt împărtășite instantaneu în timp și spațiu. Acest lucru permite computerelor cuantice să efectueze calcule mai rapide decât omologii lor tradiționali, deoarece pot prelucra informațiile în paralel, mai degrabă decât în secvență.
Însă menținerea acestei „coerențe” este dificilă datorită „zgomotului” din lumea exterioară, ca interacțiuni cu particule libere, raze de lumină și chiar și modificări minime ale temperaturii poate rupe înțelegerea și dispersa informațiile din interior. De aceea, rata de eroare a qubit -urilor este mult mai mare decât în biți convenționale în calculul clasic.
„Practic, chiar dacă companiile susțin [they have] 1.000 de qubits, foarte puține dintre ele sunt utile. Zgomotul este motivul ”, coautor de studiu Andrew Forbesa spus profesor de fizică la Universitatea din Witwatersrand din Johannesburg, Africa de Sud Live Science. „Toată lumea este de acord că nu are rost să împingem mai multe qubits decât dacă le putem face mai puțin zgomotoase.”
Acum, codificând informațiile din topologie (sau proprietățile care decurg din forma) a doi fotoni încurcați, o echipă de fizicieni a găsit o modalitate de a păstra informațiile cuantice, chiar și pe fondul unei furtuni de zgomot. Cercetătorii și -au publicat concluziile pe 26 martie în Jurnal Comunicări naturale.
În același mod în care bițiile de computer tradiționale sunt unitățile de bază ale informațiilor digitale, qubits codifică informațiile cuantice. La fel ca biți, qubit-urile pot exista ca 1 sau 0, reprezentând cele două poziții posibile într-un sistem cu două state.
Datorită regulilor bizare ale lumii cuantice, qubits pot exista și în superpoziții teoretic infinite ale celor două state clasice. Și atunci când sunt încurcați în calculatoarele cuantice, capacitatea lor de a crunta numerele crește exponențial.
Dar acest lanț de margarete cuantic este fragil: chiar și atunci când este adăpostit în criostoase extrem de rece și extrem de izolate, calculatoarele cuantice curente sunt încă infiltrate de tulburări minuscule care perturbă rapid procesele delicate din interior.
Cancelarea cuantică a zgomotului
Strategia tipică pentru Prevenirea deconenței cuantice este de a păstra înțelegerea, dar până acum s -a bucurat doar de un succes relativ. Pentru a căuta o cale în acest sens, cercetătorii din spatele noului studiu au căutat să păstreze informații chiar și în sisteme care au fost deja parțial deconerate.
„Am decis să lăsăm să se descompună îmbrăcămintea – este întotdeauna fragil, așa că lăsați -l să fie așa – și, în schimb, să păstrăm informațiile chiar și cu foarte puține legături”, a spus Forbes.
Pentru soluția lor, Forbes și colegii săi s -au îndreptat către un tip de qubit cunoscut sub numele de „qubit topologic” care codifică informațiile în forma realizată de două particule încurcate. S-au așezat pe un cvasiparticle cunoscut sub numele de skyrmion optic, un câmp asemănător unui val format între doi fotoni încurcați.
După ce au expus skyrmions la diferite niveluri de zgomot, cercetătorii au descoperit că modelele și informațiile codificate în interiorul au rămas rezistente mult peste punctul în care sistemele non-topologice se vor deconecta.
„Se dovedește că, atât timp cât rămâne o anumită înțelegere, oricât de puțin, topologia rămâne intactă”, a spus Forbes. „Topologia dispare doar atunci când înțelegerea dispare”.
Oamenii de știință consideră că abordarea lor ar putea juca un rol cheie în realizarea calculatoarelor și rețelelor cuantice care pot depăși zgomotul în orice mediu. Următorul lor pas va fi crearea unui „set de instrumente topologice” care să poată codifica informații practice într -o skyrmion și să o scoată din nou.
„După ce avem acest lucru, putem începe să ne gândim la utilizarea topologiei în situații practice, cum ar fi rețelele de comunicații și în calcul”, a spus Forbes.
Comentarii recente