Isang bagong plano para sa mas mahusay at mas mabilis na mga qubit

Ang mga mananaliksik sa Paul Scherer Institute para sa PSI ay nakabuo ng isang detalyadong plano para sa kung paano mabilis at mas mahusay na makilala ang mga kabuuan na bit – qubit. Ang mga gitnang elemento ay mga magnetong atomo mula sa klase ng tinaguriang mga bihirang metal sa lupa, na pili na ipinakilala sa kristal na lattice ng materyal. Ang bawat isa sa mga atomo na ito ay kumakatawan sa isang qubit. Ipinakita ng mga mananaliksik kung paano ang mga qubit na ito ay maaaring buhayin, malito, magamit bilang mga memory bit at basahin. Nai-publish na nila ngayon ang kanilang konsepto sa disenyo at mga kalkulasyong pantulong sa journal File ng PRX

Papunta sa mga computer na kabuuan, ang paunang kinakailangan ay lumikha ng tinatawag na mga kwantum bits o “qubits”: mga memory bit na maaari, hindi katulad ng mga klasikal na piraso, hindi lamang kumukuha ng mga binary na halaga ng zero at isa, kundi pati na rin ang anumang di-makatwirang kombinasyon ng ang mga estadong ito. “Ginagawa nitong posible para sa isang buong bagong uri ng pagkalkula at pagproseso ng data, na para sa mga partikular na aplikasyon ay nangangahulugang isang napabilis na lakas ng computing,” paliwanag ng mananaliksik ng PSI na si Manuel Grimm, ang unang may-akda ng isang bagong papel sa qubits.

Manuel Grimm

Si Manuel Grimm ay isang teoretikal na pisiko sa Paul Scherer Institute at gumagawa ng mga pangunahing kaalaman sa pagbuo ng mga computer sa kabuuan ng hinaharap. May-akda: Paul Scherer Institute / Marcus Fisher

Inilalarawan ng mga may-akda kung paano ang mga bitik na lohika at pangunahing mga pagpapatakbo ng computer sa kanila ay maaaring ipatupad sa isang solidong solid: ang mga qubits ay matatagpuan sa mga indibidwal na atomo mula sa klase ng mga bihirang elemento ng lupa na naka-embed sa kristal na sala-sala ng materyal na pang-host. Batay sa pisika ng kabuuan, tinatantiya ng mga may-akda na ang nuclear spin ng mga bihirang mga atom ng lupa ay angkop na gamitin bilang isang carrier ng impormasyon, ibig sabihin, isang qubit. Bilang karagdagan, iminumungkahi nila na ang target na laser pulses ay maaaring agad na makapagpadala ng impormasyon sa atomoelectron at sa gayon ay buhayin ang mga qubit, ginagawa ang kanilang impormasyon na nakikita ng mga nakapaligid na atomo. Dalawang tulad ng mga activated qubits na nakikipag-usap sa bawat isa at sa gayon ay maaaring “malito”. Ang pagkalito ay isang espesyal na pag-aari ng mga system ng kabuuan ng maraming mga maliit na butil o qubits, na mahalaga para sa mga computer na kabuuan: ang resulta ng pagsukat ng isang qubit ay direktang nakasalalay sa mga resulta ng mga sukat ng iba pang mga qubits at kabaligtaran.

Sa halip ay nangangahulugang mas kaunting mga pagkakamali

Ipinapakita ng mga mananaliksik kung paano magagamit ang mga qubits na ito upang lumikha ng mga pintuang-daan, at lalo na ang mga “hindi kontroladong pintuang-daan” (mga pintuang CNOT). Ang mga lohikal na gate ay ang pangunahing mga bloke ng gusali na gumagamit din ng mga klasikal na computer para sa pagganap ng mga kalkulasyon. Kung pagsamahin mo ang isang sapat na bilang ng mga nasabing gateway ng CNOT, pati na rin ang mga solong qubit, posible ang lahat ng posibleng pagpapatakbo ng computational. Kaya, binubuo nila ang batayan para sa mga computer na kabuuan.

Ang artikulong ito ay hindi ang unang nag-aalok ng mga gate ng kabuuan ng lohika. “Ang aming pamamaraan ng pag-aktibo at nakalilito na mga qubit, gayunpaman, ay may isang mahalagang kalamangan kaysa sa nakaraang mga handog sa paghahambing: ito ay hindi bababa sa sampung beses na mas mabilis,” sabi ni Grimm. Ang kalamangan, gayunpaman, nakasalalay hindi lamang sa bilis ng kung saan ang isang kabuuan ng computer batay sa konseptong ito ay maaaring makalkula; una sa lahat, ang kadahilanan ng system sa mga pagkakamali ay isinasaalang-alang. “Ang qubits ay hindi masyadong matatag. Kung ang mga proseso ng pagkakagulo ay masyadong mabagal, mas malamang na ang ilang mga qubit ay mawawalan ng impormasyon pansamantala, “paliwanag ni Grimm. Pagkatapos ng lahat, kung ano ang nahanap ng mga mananaliksik ng PSI ay isang paraan upang gawin ang ganitong uri ng computer na kabuuan hindi lamang hindi bababa sa sampung beses na mas mabilis kaysa sa mga katulad na system, ngunit mas mababa rin sa error sa madaling kapitan ng parehong kadahilanan.

Sanggunian: “Universal Quantum Computations using Electronuclear Wave Function of Rare Earth Ions” ni Manuel Grimm, Adrian Beckert, Gabriel Appley at Marcus Mueller, Enero 21, 2021 Tulad ng PRX.
DOI: 10.1103 / PRXQuantum.2.010312

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Pagkuha ng Impormasyon sa Kasaysayan ng Neanderthal na Populasyon Gamit ang Sinaunang Nuclear DNA Mula sa Mga Ciment Sediment

Gallery sa lugar ng yungib ng mga estatwa sa hilagang Espanya. Kredito: Javier Trueba - Madrid Scientific Films Ang Mitochondrial DNA ng mga archaic...

Kung Paano Maaaring Lumaki ang Iba Pang Mga Karamdaman na Fungi Sa Maliit na Puwang

Ang isang pangkat na pinangunahan ng Tsukuba University ay natagpuan ang isang makabuluhang pagkakaiba na nagpapaliwanag kung bakit ang ilang mga species ng fungi...

Para sa Mga Tatanggap ng Transplant, Isang Pangatlong Dosis ng Bakuna sa COVID Maaaring Mag-alok ng Mas mahusay na Proteksyon

Ipinakita ng mga mananaliksik sa Johns Hopkins Medicine na tatlong dosis ng bakuna laban sa SARS-CoV-2-ang virus na sanhi ng pagtaas ng antas ng...

Ang mga sigla ng usok na nasa daang siglo na napanatili sa niyebe ay nagbubunyag ng isang maalab na nakaraan – at ang hinaharap...

Inisyu ni Harvard John a. Paulson School of Engineering at Applied Science Hunyo 18, 2021 Ang usok mula sa mga wildfires na gawa ng tao...

Inihanda ng NASA ang “Moonikin” na kumander para sa Artemis 1 lunar na misyon

Sa larawang ito, sinusubukan ng mga inhinyero ang isang pagsubok na panginginig ng boses sa upuan ng Orion at ang Chemini Space Center -...

Newsletter

Subscribe to stay updated.