25 май 2020
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Физици счупиха квантов рекорд, като се впуснаха на ново призрачно ниво

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 18 април 2018 в 00:0067510
(IQOQI Innsbruck / Harald Ritsch)

За да имаме квантови компютри, се нуждаем от сложна система от квантово вплитащи се частици - частици, които са неразривно свързани, така че каквото и да се случи с едната, незабавно се отразява на другата.

Това не е лесно да се направи, но наскоро екип физици заяви, че е завършил важен етап от създаването на 20-битов квантов регистър, съобщава ScienceAlert.

Изследването е публикувано в списание Physical Review X, където може да бъде прочетено изцяло.

Квантовите битове или кюбитове са основните градивни елементи на квантовите изчисления, както битовете са градивните елементи на традиционните изчисления.

Но предизвикателството при за тях е, че квантовите компютри разчитат на призрачната способност на субатомните частици да съществуват в повече от едно състояние по едно и също време.

Обикновените битове могат да съществуват в две състояния - 1 или 0. Кюбитовете също ще се основават на двоичната система, но благодарение на вплитането те могат да съществуват в суперпозиция на две състояния, а не в едното или в другото, както правят битовете.

Това би позволило да се създаде компютър, който е много по-бърз и по-мощен от компютрите, които използваме сега.

Но това може да стане само ако кюбитовете могат да бъдат комбинирани, за да се създаде регистър от добре определени, вплетени кюбитове.

Предишният рекорд за квантов регистър с индивидуално адресируеми кюбитове бе отбелязан през 2011 г., когато физици от лабораторията на Райнер Блат (Rainer Blatt) от Института по експериментална физика в Университета на Инсбрук, Австрия, за пръв път включиха 14 индивидуално адресируеми кюбитове.

Сега Блат и екипа му изграждат система от 20 кюбитове, чиито квантови състояния могат да бъдат контролирани индивидуално.

В този експеримент 20 калциеви атома, които имат заряд, или йони са подредени в поредица, обслужвана като кюбитове, и те са вплетени с помощта на серия от лазери. 

Екипът е успял да накара калциевите йони да се вплитат с два, три, а понякога дори четири други калциеви йони в системата, но това, което е най-впечатляващо, е че екипът е успял да ги прочете и да адресира индивидуално към всеки един от кюбитовете.

"Има квантови системи като ултрастудените газове, в които е открито вплитане между голям брой частици", заяви водещият автор Николай Фриис (Nicolai Friis), физик от Австрийската академия на науките във Виена.

Съществуват и квантови компютри на ранния етап, които твърдят, че имат повече кюбитове - като например 50-кюбитовата машина на IBM и 72-кюбитовата Bristlecone на Google.

Но в тези случаи отделните квантови състояния на кюбитовете не могат да бъдат контролирани, нито пък системата може да прочете отделните кюбитове.

За да се преодолее това, екипът използва йонен капан за ограничаване на калциевите йони, използвайки магнитно поле. След това с помощта на лазери вплитат йоните, създавайки система от 20-кюбитове, като всеки кюбит се кодира в електронното състояние на йон в капана.

Но вплетената система, включваща множество частици, не може да бъде описана като отделни частици, а като цялостно вплетена многокомпонентна система.

Това прави детектирането трудно - така че екипът трябваше да измисли нещо ново за детектиране на вплетеното множество частици.

"Частиците са вплетени за първи път по двойки", обяснява водещият автор Бен Ланион (Ben Lanyon) от Австрийската академия на науките. Екипът му работи заедно с изследователи от Университета в Улм, Германия.

"С методите, разработени от нашите колеги във Виена и Улм, можем да докажем вплитането на всички съседни частици в триплети (група от 3 частици), повече квадроплети (група от 4 частици) и няколко квинтплети (група от 5 частици)".

Теоретиците в Улм и Виена развиват два различни подхода.

Виенският екип разработи метод, който използва малък брой измервания с резултати, които са лесни за оценка. Този метод се използва за откриване на вплитането на до три частици в един регистър.

Екипът на Улм използва по-сложен, но ефективен цифров подход. Той успя да открие вплитането на до пет частици наведнъж. Използвайки тези методи, те успяха да покажат, че всичките 20 кюбитове са вплетени.

Но екипът смята, че методите, които са разработили, могат да бъдат използвани за създаване на още по-голям квантов регистър - и тъй като кюбитове могат да се четат поотделно, те са подходящи за приложения като квантови симулации и квантова обработка на информацията.

"Нашата средносрочна цел е регистър от 50 частици", заяви Блат. "Това може да ни помогне да решим проблемите, които днес най-добрите суперкомпютри все още не успяват да постигнат".


Препоръчани материали

Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Новини
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.