מדענים רק הראו כיצד ליצור מחשב קוונטי באמצעות גלי קול

מדענים רק הראו כיצד ליצור מחשב קוונטי באמצעות גלי קול

חותמת זמן: 9 ביוני 2023 10:00
מדענים הראו זה עתה כיצד ליצור מחשב קוונטי באמצעות גלי קול PlatoBlockchain Data Intelligence. חיפוש אנכי. איי.

מערך מוזר ונפלא של טכנולוגיות מתחרה להפוך לנושא התקן למחשוב קוונטי. המתמודד האחרון רוצה לקודד מידע קוונטי בגלי קול.

דבר אחד המשותף לכל המחשבים הקוונטיים הוא העובדה שהם מבצעים מניפולציות במידע המקודד במצבים קוונטיים. אבל כאן מסתיימים קווי הדמיון, מכיוון שניתן לגרום למצבים קוונטיים אלה בכל דבר, החל ממעגלים מוליכים ועד יונים כלואות, אטומים מקוררים במיוחד, פוטונים ואפילו שבבי סיליקון.

בעוד שחלק מהגישות הללו משכו יותר השקעות מאחרות, אנחנו עדיין רחוקים מהתעשייה להסתפק בפלטפורמה משותפת. ובעולם המחקר האקדמי, הניסויים עדיין בשפע.

עכשיו, צוות מאוניברסיטת שיקגו האs נקטו צעדים ראשונים מכריעים לקראת בניית מחשב קוונטי שיכול לקודד מידע בפונונים, היחידות הקוונטיות הבסיסיות המרכיבות את גלי הקול באותה מידה דרך שפוטונים מרכיבים קרני אור.

העקרונות הבסיסיים של איך אתה יכול ליצור מחשב קוונטי "פונוני" דומים למדי לאלה המשמשים במחשבים קוונטיים "פוטוניים". שניהם כרוכים ביצירה וגילוי של חלקיקים בודדים, או קוואזי-חלקיקים, ומניפולציה שלהם באמצעות מפצלי אלומה ומזזי פאזה. פונונים הם קוואזי-חלקיקים, כי למרות שהם פועלים כמו חלקיקים מבחינת מכניקת הקוונטים, הם למעשה מורכבים מהתנהגות קולקטיבית של מספר רב של אטומים.

לקבוצה משיקגו היה כבר הפגינו שהם יכולים ליצור פונונים בודדים באמצעות גלים אקוסטיים על פני השטח, הנעים לאורך פני השטח של חומר בתדרים הגבוהים בערך פי מיליון ממה שאדם יכול לשמוע, ולהשתמש בהם כדי להעביר מידע קוונטי בין שני קיוביטים מוליכים-על.

אבל ב נייר חדש נכנס מדע, החוקרים מדגימים את מפצל הקרניים הפונוני הראשון, שכפי שהשם מרמז, נועד לפצל גלים אקוסטיים. רכיב זה הוא מרכיב קריטי למחשב קוונטי פונוני שכן הוא מאפשר לנצל תופעות קוונטיות כמו סופרפוזיציה, הסתבכות והפרעות.

ההתקנה שלהם כוללת שני קיוביטים מוליכים-על המיוצרים על פיסות שטוחות של ספיר, המחוברות יחד על ידי תעלה עשויה ליתיום ניובאט. כל קיוביט מחובר באמצעות מצמד מתכוונן למכשיר הנקרא מתמר, הממיר אותות חשמליים לאותות מכניים.

זה משמש ליצירת רעידות שיוצרות את הפונונים הבודדים בערוץ המחבר את הקיוביטים, הכולל מפצל קרני העשוי מ-16 אצבעות מתכת מקבילות באמצע. ההגדרה כולה מקוררת עד מעט מעל האפס המוחלט.

כדי להדגים את היכולות של המערכת שלהם, החוקרים ריגשו תחילה את אחד הקיוביטים כדי לגרום לו ליצור פונון בודד. זה נסע לאורך התעלה אל מפצל הקרניים, אבל בגלל שחלקיקים קוונטיים כמו פונונים הם בלתי ניתנים לחלוקה, במקום להתפצל זה נכנס לסופרפוזיציה קוונטית.

זה מתייחס ליכולת of מערכת קוונטית שתהיה במספר מצבים בו זמנית, עד שהם נמדדים וקורסים עד לאחת האפשרויות. במקרה זה הפונון גם הושתק בחזרה לקיוביט המקורי וגם הועבר לקיוביט השני, שהיו מסוגלים ללכוד את הפנון ולאחסן את הסופרפוזיציה הקוונטית.

בניסוי שני, החוקרים הצליחו לשחזר תופעה קוונטית שהיא הבסיסית לאופן שבו נוצרים שערים לוגיים במחשבים קוונטיים פוטוניים הנקראים אפקט הונג-או-מנדל. בהגדרות אופטיות, זה כרוך בשני פוטונים זהים המוזנים לתוך מפצל אלומות מכיוונים מנוגדים בו זמנית. לאחר מכן שניהם נכנסים לסופרפוזיציה, אך הפלטים הללו מפריעים לכל אחד כך ששני הפוטונים בסופו של דבר נוסעים יחד רק לאחד מהגלאים.

החוקרים הראו שהם יכולים לשחזר את האפקט הזה באמצעות פונונים, ובאופן מכריע, שהם יכולים להשתמש בקיוביטים כדי לשנות את המאפיינים של הפונונים כך שהם יכולים לשלוט לאיזה כיוון הפלט עובר. זהו צעד ראשון ומכריע לקראת בניית קוונטים מעשית מחשב, אומר אנדרו קללנד, שהוביל את המחקר.

"הצלחתו של ניסוי ההתאבכות בשני פונונים היא היצירה האחרונה שמראה שפונונים שווים לפוטונים", אמר קלילנד ב בידיעה שהונפקה לתקשורת. "התוצאה מאשרת שיש לנו את הטכנולוגיה הדרושה לנו כדי לבנות מחשב קוונטי מכני ליניארי."

החוקרים מודים כי לא סביר שהגישה תתחרה ישירות בגישות אופטיות למחשוב קוונטי, מכיוון שהרכיבים הרבה יותר גדולים ואיטיים. עם זאת, היכולת שלהם להתממשק בצורה חלקה עם קיוביטים מוליכים-על יכולה להפוך אותם למבטיחים עבור סכימות מחשוב היברידיות המשלבות את הטוב משני העולמות.

סביר שיעבור זמן רב עד שהמרכיבים הבסיסיים יגיעו לתחכום ולמוכנות התעשייה של גישות קוונטיות אחרות. אבל נראה שהמרוץ אחר היתרון הקוונטי רק הגיעעשר קצת יותר צפוף.

תמונת אשראי: BroneArtUlm / pixabay

בול זמן:

עוד מ רכזת הסינגולריות