منوعات

يقوم الفيزيائيون ببناء جهاز جديد يشكل أساس الحوسبة الكمومية

قام علماء بقيادة جامعة ماساتشوستس أمهرست بتكييف جهاز يسمى جهاز الموجات الدقيقة لاستخدامه في أجهزة الكمبيوتر الكمومية، مما يسمح لهم لأول مرة بضبط الدرجة الدقيقة لعدم التبادلية بين الكيوبت، الوحدة الأساسية للحوسبة الكمومية. وميكروويف. -تجويف الرنين. تعد القدرة على ضبط درجة عدم المعاملة بالمثل أداة مهمة في معالجة المعلومات الكمومية. ومن خلال القيام بذلك، استنتج الفريق، بما في ذلك المتعاونون من جامعة شيكاغو، نظرية عامة وقابلة للتطبيق على نطاق واسع تعمل على تبسيط وتوسع المفاهيم القديمة لعدم المعاملة بالمثل بحيث يمكن للعمل المستقبلي حول موضوعات مماثلة الاستفادة من نموذج الفريق، حتى باستخدام مكونات مختلفة والمنصات. وقد نشر البحث مؤخرا في تقدم العلماء.

تختلف الحوسبة الكمومية اختلافًا جوهريًا عن الحوسبة القائمة على البتات التي نقوم بها جميعًا كل يوم. البت عبارة عن معلومات يتم التعبير عنها عادة بالرقم 0 أو 1. البتات هي أساس جميع البرامج ومواقع الويب ورسائل البريد الإلكتروني التي يتكون منها عالمنا الإلكتروني.

في المقابل، تعتمد الحوسبة الكمومية على “البتات الكمومية” أو “البتات الكمومية”، والتي تشبه البتات العادية باستثناء أنها ممثلة بـ “التراكب الكمي” لحالتين من الجسم الكمي. تتصرف المادة في الحالة الكمومية بشكل مختلف تمامًا، مما يعني أن الكيوبتات لا يتم تحويلها إلى 0 أو 1: يمكن أن تكون كلاهما في الوقت نفسه، بطريقة تبدو وكأنها سحرية، ولكنها محددة جيدًا بقوانين الطاقة. ميكانيكا الكم. تؤدي خاصية التراكب الكمي هذه إلى زيادة قدرات الطاقة لأجهزة الكمبيوتر الكمومية.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن لخاصية تسمى “عدم المعاملة بالمثل” أن تخلق سبلًا إضافية للحوسبة الكمومية لتسخير إمكانات العالم الكمي.

يقول شون فان جيلديرن، طالب دراسات عليا في الفيزياء بجامعة ماساتشوستس أمهرست وأحد مؤلفي الورقة البحثية: “تخيل محادثة بين شخصين”. “المعاملة بالمثل الكاملة هي عندما يشارك كل شخص في تلك المحادثة كمية متساوية من المعلومات. عدم المعاملة بالمثل هو عندما يشارك شخص ما أقل قليلاً من الآخر.”

يقول المؤلف الرئيسي تشين وانغ، وهو أستاذ مساعد في الفيزياء في جامعة ماساتشوستس أمهرست: “هذا أمر مرغوب فيه في الحوسبة الكمومية، لأن هناك العديد من سيناريوهات الحوسبة حيث تريد منح وصول واسع النطاق إلى البيانات دون إعطاء أي شخص القدرة على تعديل أو تحلل هم.”

للتحكم في عدم المعاملة بالمثل، أجرى المؤلف الرئيسي Ying-Ying Wang، وهو طالب دراسات عليا في الفيزياء في جامعة UMass Amherst، وزملاؤه سلسلة من عمليات المحاكاة لتحديد التصميم والخصائص التي يجب أن تكون على جهاز الدوران الخاص بهم أن يكون قادرًا على تغيير عدم المعاملة بالمثل. . ثم قاموا ببناء جهاز الدوران الخاص بهم وأجروا العديد من التجارب ليس فقط لإثبات مفهومهم، ولكن أيضًا لفهم كيف تمكن أجهزتهم من عدم المعاملة بالمثل. ومن خلال القيام بذلك، تمكنوا من مراجعة نموذجهم، الذي يحتوي على 16 معلمة توضح بالتفصيل كيفية بناء أجهزتهم المحددة، إلى نموذج أبسط وأكثر عمومية يتكون من ستة معلمات فقط. يعد هذا النموذج المنقح والأكثر عمومية أكثر فائدة من النموذج الأصلي الأكثر تحديدًا، لأنه قابل للتطبيق على نطاق واسع على مجموعة من الجهود البحثية المستقبلية.

يبدو “الجهاز المتكامل غير المتبادل” الذي بناه الفريق على شكل حرف “Y”. في مركز “Y” يوجد جهاز التدوير، الذي يشبه دائرة مرور إشارات الموجات الدقيقة التي تتوسط التفاعلات الكمومية. أحد الأرجل هو منفذ التجويف، وهو تجويف رنان فائق التوصيل يحتوي على مجال كهرومغناطيسي. يحتوي فرع آخر من “Y” على الكيوبت المطبوع على شريحة من الياقوت. الخطوة الأخيرة هي منفذ الخروج.

يوضح ينج ينج وانج: «إذا قمنا بتغيير المجال الكهرومغناطيسي فائق التوصيل عن طريق قصفه بالفوتونات، فسنجد أن هذا الكيوبت يستجيب بطريقة يمكن التنبؤ بها ويمكن التحكم فيها، مما يعني أنه يمكننا ضبط درجة التبادلية التي نريدها تمامًا والنموذج المبسط. الذي أنتجناه يصف نظامنا بطريقة يمكن من خلالها حساب المعلمات الخارجية لضبط درجة عدم المعاملة بالمثل.

يوضح تشين وانغ: “هذا هو العرض الأول لدمج عدم الاستجابة في جهاز الحوسبة الكمومية، وهو يفتح الباب أمام هندسة أجهزة حوسبة كمومية أكثر تطوراً”.

تم توفير التمويل لهذا البحث من قبل وزارة الطاقة الأمريكية، ومكتب أبحاث الجيش، ومؤسسة سيمونز، ومكتب القوات الجوية للبحث العلمي., مؤسسة العلوم الوطنية الأمريكية ومختبر كيوبت التعاوني للعلوم الفيزيائية.

..

Source link

orcalimaa

المصدر الرئيسي للأخبار والمعلومات الصحية والطبية الموثوقة وفي الوقت المناسب . توفير معلومات صحية ذات مصداقية ومجتمع داعم وخدمات تعليمية من خلال مزج الخبرة الحائزة على جوائز في المحتوى والخدمات المجتمعية وتعليقات الخبراء والمراجعة الطبية .

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

زر الذهاب إلى الأعلى