עיצוב חדש למחשבי קוונטים

פרסומת
X-ray_Promo1


יצירת מחשב קוונטי חזק מספיק כדי להתמודד עם בעיות שאיננו יכולים לפתור עם המחשבים הנוכחיים נותרה אתגר גדול עבור הפיזיקאים הקוונטים. סימולטור קוונטי מתפקד היטב – סוג מסוים של מחשב קוונטי – יכול להוביל לתגליות חדשות על איך העולם עובד בקנה מידה הכי קטן. מדענית הקוונטים נטליה צ'פיגה מאוניברסיטת דלפט לטכנולוגיה פיתחה מדריך כיצד לשדרג את המכונות הללו כך שיוכלו לדמות מערכות קוונטיות מורכבות עוד יותר. המחקר פורסם כעת ב מכתבי סקירה פיזית.

פרסומת

"יצירת מחשבים קוונטיים שימושיים וסימולטורים קוונטיים היא אחד הנושאים החשובים והמתווכחים ביותר במדעי הקוונטים כיום, עם פוטנציאל לחולל מהפכה בחברה", אומרת החוקרת נטליה צ'פיגה. סימולטורים קוונטיים הם סוג של מחשב קוונטי, מסביר צ'פיגה: "סימולטורים קוונטיים נועדו לתת מענה לבעיות פתוחות של פיזיקת הקוונטים כדי לדחוף עוד יותר את הבנתנו את הטבע. למחשבים קוונטיים יהיו יישומים רחבים בתחומים שונים של החיים החברתיים, למשל בתחום הכספים, הצפנה ואחסון נתונים."

הגה

"מרכיב מפתח של א מוֹעִיל סימולטור קוונטי הוא אפשרות לשלוט בו או לתפעל אותו", אומר צ'פיגה. "דמיין לעצמך מכונית ללא הגה. זה יכול רק להתקדם אבל לא יכול להסתובב. זה שימושי? רק אם אתה צריך ללכת לכיוון אחד מסוים, אחרת התשובה תהיה 'לא!'. אם אנחנו רוצים ליצור מחשב קוונטי שיוכל לגלות תופעות חדשות בפיזיקה בעתיד הקרוב, אנחנו צריכים לבנות 'גלגל הגה' כדי להתכוונן למה שנראה מעניין. במאמר שלי אני מציע פרוטוקול שיוצר סימולטור קוונטי הניתן לשליטה מלאה."

מתכון

הפרוטוקול הוא מתכון — קבוצה של מרכיבים שסימולטור קוונטי צריך להיות ניתן לכוונון. בהתקנה הקונבנציונלית של סימולטור קוונטי, אטומי רובידיום (Rb) או צסיום (Cs) ממוקדים על ידי לייזר יחיד. כתוצאה מכך, חלקיקים אלה יתפסו אלקטרונים, ובכך יהפכו אנרגטיים יותר; הם מתרגשים. "אני מראה שאם היינו משתמשים בשני לייזרים עם תדרים או צבעים שונים, ובכך לרגש את האטומים הללו למצבים שונים, נוכל לכוון את סימולטורי הקוונטים להגדרות רבות ושונות", מסביר צ'פיגה.

הפרוטוקול מציע מימד נוסף של מה שניתן לדמות. "תארו לעצמכם שראיתם רק קובייה כסקיצה על פיסת נייר שטוחה, אבל עכשיו אתם מקבלים קוביית תלת מימד אמיתית שתוכלו לגעת בה, לסובב ולחקור בדרכים שונות", ממשיך צ'פיגה. "תיאורטית נוכל להוסיף עוד מימדים על ידי הבאת לייזרים נוספים."

הדמיית חלקיקים רבים

"ההתנהגות הקולקטיבית של מערכת קוונטית עם חלקיקים רבים היא מאתגרת ביותר לדמות", מסביר צ'פיגה. "מעבר לכמה עשרות חלקיקים, מודלים עם המחשב הרגיל שלנו או מחשב על צריך להסתמך על קירובים." כאשר לוקחים בחשבון את האינטראקציה של יותר חלקיקים, טמפרטורה ותנועה, פשוט יש יותר מדי חישובים לביצוע עבור המחשב.

סימולטורים קוונטיים מורכבים מחלקיקים קוונטיים, כלומר הרכיבים מסתבכים. "הסתבכות היא איזשהו מידע הדדי שחלקיקים קוונטיים חולקים ביניהם. היא תכונה מהותית של הסימולטור ולכן מאפשרת להתגבר על צוואר הבקבוק החישובי הזה".



קישור לכתבת המקור – 2024-02-15 21:23:11

Facebook
Twitter
LinkedIn
Telegram
WhatsApp
Email
פרסומת
תכנון תשתיות רפואיות

עוד מתחומי האתר