Последние новости
Главная / Технологии / Квантовая телепортация. О важности метода удаленных взаимодействий электронов для квантовых вычислений

Квантовая телепортация. О важности метода удаленных взаимодействий электронов для квантовых вычислений

Квантовая телепортация. О важности метода удаленных взаимодействий электронов для квантовых вычислений

Закон Мура гласит, что число транзисторов, которые можно установить на микропроцессор, удваивается каждые 18 месяцев.Если это верно, это означает, что когда-нибудь мы будем измерять эти схемы в атомном масштабе.

Способность кубитов иметь несколько состояний единовременно изакладывает основу квантовых компьютеров. Квантовая телепортация- демонстрация действия принципа квантовой запутанности, свойство одной частицы воздействовать насвойства другой, пусть даже находящейся набольшом расстоянии отпервой. Этот феномен имеет большое значение для передачи информации ввычислительной технике.

Квантовая телепортация — это демонстрация того, что Альберт Эйнштейн, как известно, называл «жутким действием на расстоянии» — также известным какквантовая запутанность.

Квантовая телепортация. О важности метода удаленных взаимодействий электронов для квантовых вычислений

Классический компьютер состоит измиллиардов транзисторов, квантовый кодирует информацию вкубитах, квантовых единицах данных, которые могут принимать значения нуля иединицы одновременно.

Бит имеет одно двоичное значение, которое может быть либо «0», либо «1», но кубиты могут быть одновременно и «0», и «1».Способность отдельных кубитов одновременно занимать несколько состояний лежит в основе большой потенциальной мощности квантовых компьютеров.

Кубиты представляют собой атомы, ионы, электроны или фотоны и их устройства управления, все они работают вместе, выступая в качестве компьютерной памяти и процессора.

На практике этот параллелизм означает, что хотя обычный процессор машины Тьюринга может выполнять только одну задачу за раз, квантовая машина может выполнять много задач одновременно.Они обладают потенциалом быть намного мощнее, чем даже самые крупные современные суперкомпьютеры.

Конечно, есть проблема со всем этим.Если частица, представляющая кубит, постоянно находится во всех состояниях, как вы можете получить осмысленное прочтение ее значения в любое время?Ответ в том, что называется запутанностью.Это эффективно связывает две частицы вместе, так что при нарушении они принимают противоположные значения, что позволяет читать кубит.

Квантовая телепортация. О важности метода удаленных взаимодействий электронов для квантовых вычислений

Управляющие кубиты

Чтобы квантовые вычисления были практичными, вам нужен способ контроля и чтения кубитов.Есть несколько возможных методов для достижения этой цели.Они могут включать использование магнитных или оптических полей для захвата ионов, использование световых волн для управления частицами, точек из полупроводникового материала, используемых для удержания и управления электронами, или использование примесей в полупроводниках для удержания частиц.

Сверхпроводники, которые позволяют электронам течь с минимальным сопротивлением, также, вероятно, будут использоваться в квантовых вычислениях.Они должны работать при очень низких температурах — абсолютном нуле — в настоящее время, что необходимо преодолеть для практического применения.

В то время как человеческая телепортация существует только внаучной фантастике, она все же возможна в субатомном мире квантовой механики — хотя и не так, как это обычно показывают по телевидению.Вквантовом миретелепортация включает в себя передачу информации, а не доставку материи.

Чтобы продемонстрировать квантовую телепортацию с использованием электронов, исследователи использовали недавно разработанную методику, основанную на принципах гейзенберговского обменного взаимодействия.Отдельный электрон похож на стержневой магнит ссеверными южным полюсом, который может указывать вверх или вниз.Направление полюса — например, направлен ли северный полюс вверх или вниз – известно, как магнитный момент электрона или состояние квантового вращения.Если частицы определенного типа имеют одинаковый магнитный момент, они не могут быть в одном и том же месте в одно и то же время.То есть два электрона в одном и том же квантовом состоянии не могут «сидеть друг на друге».Если они это сделают, их состояния будут меняться во времени.

Впрошлом ученые ужедобивалиськвантовой телепортации спомощью электромагнитных фотонов для создания запутанных пар кубитов, находящихся нарасстоянии друг отдруга. Ноесть идругой потенциальный метод передачи информации— кубиты наоснове отдельных электронов.

«Отдельные электроны— многообещающий тип кубитов, потому что они легко взаимодействуют друг сдругом, акубиты изотдельных электронов вполупроводниках можно наращивать,— пояснил Джон Николь, один изисследователей. —Надежный метод удаленных взаимодействий электронов очень важен для квантовых вычислений».

Физики изУниверситета Рочестера иУниверситета Пердью (США) исследовали новые методы создания квантовых взаимодействий между отдельными электронами. Результаты ихработы откроют новые пути развития технологии квантовых компьютеров, которые, всвою очередь, позволят совершить прорыв вмедицине, науке итехнике, рассказываетPhys.org.

История и развитие

Теория квантовых вычислений датируется началом 1980-х годов, когда она впервые обсуждалась учеными вАргоннской национальной лаборатории.В 1998 году исследователям из MIT удалось прочитать один кубит в растворе аминокислоты и углеводорода.

В 2000 годуНациональная лаборатория Лос-Аламосав США разработала семибитовый компьютер в одной капле жидкости, используя магнитный резонанс для манипулирования частицами.В том же годуIBM Researchразработала компьютер с пятью кубитами, запрограммированный радиоимпульсами и считанный с помощью магнитно-резонансной томографии, аналогичный тому, который используется в медицинских сканерах.Команда IBM, возглавляемая доктором Исааком Чуангом, смогла за один шаг решить математическую задачу, которая будет повторяться с использованием обычных компьютеров.

Квантовая телепортация. О важности метода удаленных взаимодействий электронов для квантовых вычислений

В 2005 году в Университете Инсбрука был создан кубит — серия из восьми кубитов — с использованием метода ионной ловушки.Год спустя ученые в США разработали элементы управления для системы из 12 кубитов.К 2007 году канадская компанияD-Wave Systemsсмогла продемонстрировать 16-кубитную машину, способную решать такие проблемы с сопоставлением с образцом, как судоку.

В 2012 году журналNatureсообщил, что кубиты были успешно перенесены между двумя лабораториями.В том же годуКорнелльский университетвыполнил самый большой квантовый расчет, используя 28 вычислительных кубитов.

С мая 2016 года IBM располагает квантовой машиной в облаке в своем исследовательском центре TJ Watson в Нью-Йорке.В настоящее время это система с пятью кубитами, но цель IBM состоит в том, чтобы увеличить ее мощность до 50 кубитов, и в этот момент компания заявляет, что сможет превзойти нынешние 500 лучших суперкомпьютеров в мире.

Смотрите также

Машиностроительная «ловушка» для Украины. Можно ли выбраться без потерь?

Точечные и не очень масштабные меры по защите внутреннего рынка и товаропроизводителя Украины могут натолкнуться …

Стратегические ракетоносцы ВКС РФ получат комплексы быстродействующей связи Р-097М

Новые системы разработаны для стратегических бомбардировщиков Ту-22М3, Ту-95, и Ту-160. Пресс-служба холдинга «Росэлектроника сообщила о …

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *