Aprēķina vingrinājumi pieredzējušiem izglītojamiem

Jauns solis ceļā uz kvantu datoru

Jonu slazds - Insbrukas universitāte
lasīt skaļi

Fiziķi ir nonākuši vienu soli tuvāk kvantu datoru attīstībai: selektīvi tiek nolasīts kvantu reģistrs, un pēc tam kvantu programma aktīvi reaģē uz šo mērījumu.

Kvantu mehānisko īpašību tehnoloģiskai piemērošanai nākotnē datu apstrāde būtu jāpadara daudz jaudīgāka nekā šobrīd ir iespējams ar modernākajiem superdatoriem.

Informācijas glabāšana 0 vai 1

Datori un datu apmaiņa digitālā formā ir kļuvusi par neaizstājamu mūsu ikdienas dzīvē. Informācija tiek glabāta un apstrādāta bitu formā. Katram bitam ir vērtība 0 vai 1. Turpretī kvantu biti, kvantu informācijas elementārie nesēji, var uzņemties visus kvantu stāvokļu | 0> un | 1> superpozīcijas stāvokļus. Saskaņā ar kvantu teoriju, kvantu bita stāvoklis nemainās līdz vienai no klasiskajām vērtībām 0 vai 1, kamēr tas nav izmērīts. Pārklājuma stāvokli | 0> + | 1> nosaka kā 0 no 50 gadījumiem no 100 un kā 1 no pārējiem 50 gadījumiem. Katrā atsevišķā mērījumā pilnīgi nejauši tiek iegūta viena no divām vērtībām.

Trīs kvantu bitu sapīšanās

Slavenais zinātnes žurnāls "Science" 4. jūnija numurā ziņo par jauniem atzinumiem no Insbrukas Universitātes Eksperimentālās fizikas institūta. Pētījums attiecas uz trīs kvantu bitu iesiešanos elementārā kvantu datorā un tā selektīvu izvēli ar kvantu mērīšanu. Savienojumam ir galvenā loma skaitļošanas jaudas palielināšanā kvantu datorā, turpretī selektīvā nolasīšana ļauj selektīvi nolasīt daļu no kvantu informācijas. Eksperimentā jonus glabāja Pāvila slazdā un ar lāzera impulsu virkni ieveda sapinušos stāvoklī. Pēc tam visu daļiņu kopējais stāvoklis ir labi zināms, bet katras daļiņas stāvoklis nav pilnībā zināms. Šo sapīšanās jēdzienu jau 30. gados ieviesa austriešu fiziķis Ervins Šrēdingers.

Interesanti, ka pastāv divas principiāli atšķirīgas saķeršanās klases - no vienas puses, tā sauktie Grīnberga-Horne-Zeilingera stāvokļi un, no otras puses, W štati, ar pilnīgi atšķirīgām īpašībām. Tas ir īpaši redzams, kad novēro tikai vienu no kvantu bitiem, ti, nosaka tā stāvokli uz 0 vai 1. Kā tagad rāda Insbrukas mērījumi, atkarībā no pirmā mērījuma rezultāta var pat reaģēt uz šo rezultātu un veikt atlikušajiem kvantu bitiem papildu aritmētiskās operācijas. displejs

Kāds ir šo centienu mērķis? Jaunie eksperimenti paver iespēju realizēt svarīgus un daudz sarežģītākus kvantu skaitļošanas procesus. Tie ietver materiālu kvantu bitu teleportēšanu un kļūdu labošanu kvantu datorā. Turklāt eksperimenti parāda, kādā gandrīz ideālā veidā atsevišķi ieslodzītie atomi ir piemēroti kvantu datora realizācijai, lai pilnībā mainītu nākotnes informācijas apstrādi.

(Insbrukas Universitāte, 04.06.2004. - DLO)