Ut představil základní komponenty kvantového počítače na bázi kutritu

Experimentální instalace kvantového výpočtu v pokročilém kvantovém standardu. Půjčka: Berkeley Laboratory

Tým vedený vědci z Berkeley Lab, UC Berkeley, vyvíjí nový typ kvantového procesoru schopného míchat informace, jako je teorie děr.

Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Laboratory) team Tým vedený fyziky UC Berkeley úspěšně pozoroval zmatek kvantové informace pomocí kvanta, o kterém se předpokládá, že je založeno na chování S buněk. Kvantové jednotky, které ukládají informace, které mohou představovat tři samostatná současná prohlášení. Jejich úsilí také připravuje cestu pro vytvoření kvantitativního informačního procesoru.

Informační paradox dutiny SA

Nová studie nedávno publikovaná v časopise Fyzický přehled X:, používá kvantový obvod inspirovaný dlouhodobým problémem fyziky. Co se stane s informacemi, když vstoupí do? Černá díra?

Mimo základní fyziku kosmologie, technický význam týmu, který umožnil experiment, je průlomem pro použití sofistikovanějších kvantových procesorů. kvantový výpočet, šifrování, detekce chyb, mimo jiné programy.

Ačkoli černé díry jsou považovány za jednu z nejničivějších sil ve vesmíru. Hmotě a světlu se nelze vyhnout tím, že je roztáhnete, penet po jejich proniknutí se rychle a důkladně promíchají, proběhlo docela dost diskusí o tom, jak se po průchodu informací ztrácejí. otvor:

Pozdní fyzik Stephen Hawking ukázal, že černé díry vyzařují to, co je nyní známé jako Hawkingovo záření, protože se postupem času pomalu vypařují. V zásadě by toto záření mohlo obsahovat informace o tom, co bylo uvnitř černé díry, dokonce umožňující informace procházet černou dírou.

A pomocí kvantové vlastnosti známé jako zapletení je možné provést tuto rekonstrukci mnohem rychleji, jak ukazuje dřívější práce.

Kvantové míchání je v rozporu s pravidly klasické fyziky a umožňuje částicím zůstat vzájemně propojeny, i když jsou odděleny na velké vzdálenosti, takže stav částice vás informuje o stavu jejího zapleteného partnera. Pokud máte například dvě zamotané mince, protože víte, že jedna zamotaná hlava při pohledu zvedne hlavu, automaticky řekne, že druhou zamotanou mincí jsou například ocasy.

Většina kvantových výpočtů se pokouší použít tento jev kódováním informací jako propletené kvantové bity známé jako qubits (vyslovované CUE bity). Stejně jako tradiční počítačový bit, který může mít hodnotu nula nebo jedna, může být qubit nula nebo jedna. Ale kromě toho může qubit existovat v převaze, která je „jedna“ i „nula“. V případě mince je to jako obracející minci, která může představovat jak hlavy, tak ocasy, stejně jako preference dvou hlav a ocasů současně.

Síla 3. Dovoz kutikul

Každý qubit přidaný do kvantového počítače zdvojnásobuje svůj výpočetní výkon, և tento exponenciální růst se zvyšuje, když použijete kvantové bity, které jsou schopné pojmout větší hodnoty, jako jsou řezačky (vyslovují se CUE-trity). To vyžaduje mnohem méně loket, ještě méně loket nebo loket, které popisují kvantové jednotky ve třech nebo více stavech, aby bylo možné provádět složité algoritmy schopné prokázat schopnost řešit problémy, které nelze vyřešit běžnými počítači.

To znamená, že při budování kvantových počítačů s velkými kvantovými bity existuje řada technických překážek, které mohou spolehlivě a efektivně fungovat při řešení problémů skutečně kvantovým způsobem.

V této nejnovější studii vědci podrobně popisují, jak vyvinuli kvantový procesor schopný šifrovat a přenášet informace ze série pěti kvantitů, z nichž každý může představovat tři stavy současně. A navzdory obvykle hlučnému a nedokonale chybnému prostředí kvantového prostředí zjistili, že jejich platforma byla překvapivě odolná a robustní.

Kutrits může mít hodnotu nula, jedna nebo dvě, přičemž udržuje všechny tyto stavy přednostně. Analogie mince je jako mince, která má schopnost přijít jako hlava, ocas nebo přistát na tenkém okraji.

„Dutina SAC je velmi dobrým kodérem informací,“ řekl Norman Yao, asistent fyziky z Berkeley UC v Berkeley Laboratory Science, který pomáhal při plánování a navrhování experimentů. „Velmi rychle se vtírá, takže jakýkoli místní hluk ztěžuje zničení této informace.“

Ale dodal: „Kodér je tak dobrý, že je velmi těžké dešifrovat tuto informaci.“

Zkušenost s myšlenkou na dutinu

Ilustrující zážitek z myšlení, během kterého informace Alice v černé díře získává vnější pozorovatel Bob. Půjčka: Berkeley Laboratory

Vytváření pokusu o simulaci kvantového lezení

Tým se rozhodl duplikovat druh rychlého kvantového informačního nepořádku nebo nepořádku v experimentu, který jako řezačky používal malá zařízení zvaná nelineární harmonické oscilace. Tyto nelineární harmonické vibrátory jsou v podstatě sub-mikronové váhy na zdrojích, které se mohou pohybovat na určitých přesných frekvencích, když jsou vystaveny mikrovlnným pulsům.

Obecným problémem těchto oscilátorů pracujících jako řezaček je však to, že jejich kvantová povaha má tendenci se velmi rychle rozpadat prostřednictvím mechanismu zvaného mechanismus, takže je obtížné rozlišit, zda je pohon informací skutečně kvantový nebo kvůli této dekoherenci nebo něčemu zásahy, řekl Irfan Siddick, hlavní autor studie.

Siddick je ředitelem Advanced Quantum Testbed v Berkeley Lab, vědeckým pracovníkem na katedře výpočetního výzkumu Science Materials Science a profesorem fyziky na UC Berkeley.

Prototyp, který začal přijímat návrhy od komunity Quantum Science v roce 2020, je společná výzkumná laboratoř, která poskytuje otevřený a bezplatný přístup uživatelům, kteří chtějí prozkoumat, jak mohou být supravodivé kvantové procesory použity před vědeckým výzkumem. Demonstrace Ram je jedním z prvních výsledků testovacího uživatelského programu.

„Izolovaná černá díra je v zásadě nepořádek,“ řekl Siddick, „ale jakýkoli experimentální systém také ztrácí své dekódování.“ Jak rozlišujete ty dva v laboratoři? “

Klíčem ke studiu bylo udržení konzistence nebo pravidelné tvorby signálu po dostatečně dlouhou dobu pomocí oscilací, aby se potvrdilo, že kvantové lezení probíhá prostřednictvím kvantového přenosu. Zatímco teleportace může přinést sci-fi obrazy lidí nebo předmětů „zářících“ z povrchu planety do kosmické lodi, v tomto případě existuje pouze kvantové zapletení informací, nikoli přenos významu z jednoho místa na druhé.

Další důležitou součástí bylo vytvoření vlastních logických bran, které umožňují implementaci „univerzálních kvantových obvodů“, které lze použít ke spuštění libovolných algoritmů. Tyto logické brány umožňují dvojicím řezaček vzájemně komunikovat a jsou navrženy k regulaci tří různých úrovní signálů generovaných mikrovlnnými pulsy.

Jedna z pěti kůžiček experimentu sloužila jako vstup a další čtyři kutikuly byly ve spleteném páru. Vzhledem ke složitosti kutikul zajistilo společné měření jednoho páru kutikul po vzestupném řetězci teleportaci vstupního stavu kutikuly do druhé kutikuly.

Zrcadlové černé díry – červí díry

Vědci použili techniku ​​známou jako kvantová procesní tomografie, aby zkontrolovali, zda fungují logické brány, informace byly správně promíchány, takže bylo stejně pravděpodobné, že se objeví kdekoli v kvantovém obvodu.

Siddiqui řekl, že jedním ze způsobů, jak přemýšlet o tom, jak zamotané nože přenášejí informace, je porovnat je s dutinou. Je to, jako by tam byla černá díra և zrcadlová verze této černé díry, takže informace procházející jednou stranou černé díry jsou přenášeny na druhou stranu prostřednictvím zapletení.

Netrpělivě očekávají Siddique և Yao, který se zvláště zajímá o studium červích děr, což jsou například teoretické úseky, které spojují určité části vesmíru.

Odkaz. „Kvantová informační jednotka na supravodičovém procesoru Qutrit“ – MS Blok, VV Ramasesh, T. Schuster, K. O’Brien, JM Kreikebaum, D. Dahlen, A. Morvan, B. Yoshida, NY Yao a I. Siddiqi, duben 2201 9. dne Fyzický přehled X:,
DOI: 10.1103 / PhysRevX.11.021010:

Studii provedl vědec z Kanadského institutu periferní fyziky, kterému byla poskytnuta podpora od Úřadu pro pokročilé vědecké výpočty amerického ministerstva energetiky a Úřadu fyziky vysokých energií. ակից Od stipendia National Science Foundation Alumni Research Scholarship.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Houby mohou léčit bakterie a obohatit půdu o živiny

Aeroskulární mykorhizní houby se rozprostírají přes dlouhé vláknité struktury zvané krásně až k zemi. Krásy, menší než lidské vlasy, lze vidět mezi kořeny...

Světlo zapíná barvy a vzory objektů

Nový systém využívá ultrafialové světlo, které se promítá na objekty natřené barvou aktivující světlo, ke změně reflexních vlastností barvy a vytváření obrazů během několika...

Ne! Je pravděpodobnější, že žádosti o půjčku zpracované kolem poledne budou zamítnuty

Úředníci bankovních půjček pravděpodobněji budou schvalovat žádosti o půjčky dříve a později během dne, zatímco „únava z rozhodování“ kolem poledne je spojena s nedodržováním...

Náročné modely před oddělením v Bothnian Bay

19. dubna 2021 Mořský led na severu Baltského moře vykazuje některé přesvědčivé vzory, než se na jaře roztaví a setře. Na rozdíl od mořského ledu, který...

Výjimečná biologická rozmanitost ve 14,7 milionu let starém tropickém deštném pralese a osvětluje vývoj

Ekologická rekonstrukce bioty Zhangpu. Obrazový kredit: NIGPAS Nově objevený miocénní biom osvětluje vývoj deštného pralesa Mezinárodní výzkumná skupina vedená profesorem WANG Bo a profesorem SHI...

Newsletter

Subscribe to stay updated.