Nouă propunere pentru Qubits mai buni și mai rapizi

Cercetătorii de la Institutul Paul Scherrer PSI au venit cu un plan detaliat pentru modul în care se pot crea piese cuantice mai rapide, mai bine definite – cuburi. Elementele centrale sunt atomi magnetici din clasa așa-numitelor metale ale pământului rar, care vor fi plantate selectiv în rețeaua cristalină a unui material. Fiecare dintre acești atomi reprezintă o cupolă. Cercetătorii au demonstrat cum aceste cuburi pot fi activate, încâlcite, utilizate ca piese de memorie și citite. Acum și-au publicat conceptul de proiectare și calculele suport în jurnal Fișier PRX.

Pe drumul către computerele cuantice, o cerință inițială este crearea așa-numiților biți cuantici sau „domuri”: biți de memorie care pot, spre deosebire de biții clasici, să ia nu numai valorile binare ale zero și unu, ci și orice arbitrar combinația acestor condiții. „Acest lucru face posibil un tip cu totul nou de calcul și procesare a datelor, ceea ce pentru aplicații specifice înseamnă o accelerare extraordinară a puterii de calcul”, explică cercetătorul PSI Manuel Grimm, primul autor al unei noi lucrări. Pe tema cubului.

Manuel Grimm

Manuel Grimm este fizician teoretic la Institutul Paul Scherrer și lucrează la bazele construirii viitoarelor calculatoare cuantice. Credit: Institutul Paul Scherrer / Markus Fischer

Autorii descriu modul în care fragmentele logice și operațiile de bază ale computerului pe ele pot fi realizate într-un material magnetic rigid: cuburile vor fi plasate în atomi individuali din clasa elementelor de pământ rar, construite în rețeaua de cristal a unui material gazdă. Pe baza fizicii cuantice, autorii calculează că rotația nucleară a atomilor de pământuri rare ar fi potrivită pentru a fi utilizată ca purtător de informații, adică un cub. În plus, ei propun că impulsurile laser direcționate pot transfera imediat informații către atomelectroni și astfel activează cuburile, prin care informațiile lor devin vizibile pentru atomii din jur. Două astfel de cuburi activate comunică între ele și astfel pot fi „confuze”. Împletirea este o proprietate specială a sistemelor cuantice de particule multiple sau cupole, care este esențială pentru calculatoarele cuantice: Rezultatul măsurării unei cupole depinde în mod direct de rezultatele măsurătorilor altor cupole și invers.

Mai rapid înseamnă mai puțin predispus la greșeli

Cercetătorii demonstrează modul în care aceste cuburi pot fi utilizate pentru a produce porți logice, în special „poarta necontrolată” (poarta CNOT). Porțile logice sunt elementele de bază pe care computerele clasice le folosesc și pentru efectuarea calculelor. Dacă combinați suficient astfel de porți CNOT, precum și porți cu o cupolă, orice acțiune de calcul posibilă devine posibilă. Astfel, ele constituie baza computerelor cuantice.

Această lucrare nu este prima care propune porți logice cuantice. „Metoda noastră de activare și confuzie a cuburilor are totuși un avantaj crucial față de propunerile comparabile anterioare: este de cel puțin zece ori mai rapidă”, spune Grimm. Avantajul nu este însă doar viteza cu care poate calcula un computer cuantic bazat pe acest concept; mai presus de toate, abordează sensibilitatea sistemului la erori. „Qubit-urile nu sunt foarte stabile. “Dacă procesele de confuzie sunt foarte lente, există o probabilitate mai mare ca unele dintre cuburi să își piardă informațiile între timp”, explică Grimm. La urma urmei, ceea ce au descoperit cercetătorii PSI este o modalitate de a face acest tip de computer cuantic nu numai de cel puțin zece ori mai rapid decât sistemele comparabile, dar și mai puțin predispus la erori de același factor.

Referință: „Calculul cuantic universal folosind funcțiile electronice ale ionilor din pământul rar” de Manuel Grimm, Adrian Beckert, Gabriel Aeppli și Markus Müller, 21 ianuarie 2021, Dacă 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

Procesul de tratament în rara morgă „carapace noroioase” a mumiei egiptene a fost expus – acesta este un caz de eroare

O figură mumificată și un sicriu în colecția Nicholson a Muzeului Aripii Chau Chuck de la Universitatea din Sydney. O persoană mumificată înfășurată...

Praful de asteroizi găsit în crater închide cazul care a ucis dinozaurii

Cercetătorii cred că au închis cazul în care dinozaurii au fost uciși și au legat definitiv dispariția lor de un asteroid care a lovit...

Noua descoperire poate explica asimetria confuză a protonului

Reprezentarea grafică a protonului. Sferele mari reprezintă cele trei quarcuri de valență, sferele mici reprezintă celelalte quarkuri care formează protonul, iar arcurile reprezintă...

Detectarea COVID-19 cu un autocolant pe piele

Inginerii Universității din Missouri promovează piața comercială a bioelectronicii îmbrăcate prin dezvoltarea unui plan de producție la scară largă pentru un dispozitiv personalizabil capabil...

Instrument gratuit de bioinformatică pentru a repeta repetițiile simple ale genotipului digital

SSRgenotyper este un instrument de bioinformatică nou dezvoltat, care permite cercetătorilor să genotipeze digital populațiile în serie folosind repetări de secvențe simple (SSR), o...

Newsletter

Subscribe to stay updated.