مایکروسافت ادعا می کند که یک موفقیت بزرگ کوانتومی وجود دارد ، اما او چه کاری انجام می دهد؟ : Sciencealert

محققان مایکروسافت از ایجاد اولین “مکعب های توپولوژیکی” در دستگاهی که اطلاعات را در حالت عجیب و غریب از ماده ذخیره می کند ، اعلام کرده اند که ممکن است یک پیشرفت قابل توجه برای محاسبات کوانتومی باشد.

در همین زمان ، محققان همچنین سندی را در طبیعت و “نقشه راه” برای کار بیشتر منتشر کردند. تخمین زده می شود که طراحی پردازنده Majorana 1 متناسب با یک میلیون مکعب باشد ، که ممکن است برای دستیابی به اهداف بسیار قابل توجهی از محاسبات کوانتومی – مانند ترک خوردگی کدهای رمزنگاری و طراحی سریعتر داروها و مواد جدید – کافی باشد.

اگر ادعاهای مایکروسافت تسلیم شود ، این شرکت ممکن است رقبایی مانند IBM و Google را رد کرده باشد ، که در حال حاضر به نظر می رسد رقابت رایانه ای کوانتومی را اجرا می کند.

با این حال ، سند مورد بررسی طبیعت تنها بخشی از آنچه محققان ادعا می کنند را نشان می دهد ، و نقشه راه هنوز موانع بسیاری را شامل می شود که باید برطرف شوند.

در حالی که پیام مطبوعاتی مایکروسافت چیزی را نشان می دهد که باید سخت افزار محاسبه کوانتومی باشد ، ما هیچ تأیید مستقلی از آنچه می تواند انجام دهد نداریم. با این وجود ، مایکروسافت نیوز بسیار امیدوار کننده است.

احتمالاً تاکنون چند سوال دارید. Kub توپولوژیکی چیست؟ کوبی اصلاً چیست؟ و چرا مردم ابتدا رایانه های کوانتومی می خواهند؟

ساخت بیت های کوانتومی دشوار است

رایانه های کوانتومی برای اولین بار در دهه 1980 خواب دیدند. هنگامی که یک رایانه معمولی اطلاعات را در بیت ها ذخیره می کند ، رایانه کوانتومی اطلاعات را در بیت های کوانتومی – یا مکعب ها ذخیره می کند.

بیت معمولی می تواند مقدار 0 یا 1 باشد ، اما بیت کوانتومی (به لطف قوانین مکانیک کوانتومی که ذرات بسیار کوچک را کنترل می کنند) می تواند ترکیبی از هر دو باشد.

اگر یک بیت ساده مانند فلش را تصور کنید که می تواند به سمت بالا یا پایین حرکت کند ، مکعب یک فلش است که می تواند از هر جهت (یا آنچه که “فوق العاده” به بالا و پایین گفته می شود) اشاره کند.

این بدان معنی است که رایانه کوانتومی برای انواع خاصی از محاسبات بسیار سریعتر از یک رایانه معمولی است – به ویژه برخی از آنها مربوط به درهم تنیده کدها و شبیه سازی سیستم های طبیعی.

خیلی خوب اما معلوم می شود که ایجاد مکعب های واقعی و دریافت اطلاعات در داخل و فراتر از آنها بسیار دشوار است ، زیرا تعامل با جهان خارج می تواند حالت های کوانتومی ظریف را در داخل نابود کند.

محققان فن آوری های مختلفی را برای انجام مکعب ها با استفاده از کارهایی مانند اتمهای گرفتار در مزارع الکتریکی یا گردابهای گردابهای فعلی در ابررساناها امتحان کرده اند.

سیم های کوچک و ذرات عجیب و غریب

مایکروسافت از یک رویکرد بسیار متفاوت برای ساخت “مکعب های توپولوژیکی” خود استفاده می کند. آنها از آنچه ذرات Majorana نامیده می شود استفاده کردند ، اولین بار که در سال 1937 توسط فیزیکدان ایتالیایی Etore Majorana تئوریزه شد.

تشویق کنندگان اصلی به طور طبیعی ذرات مانند الکترون یا پروتون یافت نمی شوند. در عوض ، آنها فقط در یک نوع نادر از مواد به نام ابررسانا توپولوژیکی وجود دارند (که به یک طراحی پیشرفته از مواد نیاز دارد و باید تا دمای بسیار کم خنک شود).

https://www.youtube.com/watch؟v=wshmygpqukqq FrameBorder = “0 ″ Allow =” شتاب سنج ؛ بازی اتوماتیک ؛ کلیپ بورد ؛ رسانه های رمزگذاری شده ؛ ژیروسکوپ تصویر در تصویر ؛ سهم وب “refererPolicy =” stict-origin-when-cross-origin “اجازه تمام صفحه>

در حقیقت ، ذرات Majorana آنقدر عجیب و غریب هستند که معمولاً فقط در دانشگاه ها مورد مطالعه قرار می گیرند – در کاربردهای عملی استفاده نمی شود.

تیم مایکروسافت می گوید که آنها از یک جفت هادی کوچک استفاده کرده اند که هر کدام دارای یک ذره Majorana در هر دو انتها هستند تا به عنوان کابی عمل کنند. آنها با استفاده از مایکروویو ، مقدار مکعب ها را بیان می کنند – بیان شده توسط اینکه آیا یک الکترون در یک یا سیم دیگر است.

بیت های بافته شده

چرا مایکروسافت تمام این تلاش ها را انجام داد؟ از آنجا که با تغییر موقعیت ذرات Majorana (یا اندازه گیری آنها به روشی خاص) ، آنها می توانند “بافته” شوند تا بتوانند بدون خطا اندازه گیری شوند و در برابر تداخل خارجی مقاوم شوند. (این قسمت “توپولوژیکی” از “مکعب های توپولوژیکی” است.)

از نظر تئوری ، رایانه کوانتومی ساخته شده با کمک ذرات Majorarana می تواند کاملاً عاری از اشتباهات کابی باشد که به طرح های دیگر رسیده است.

به همین دلیل مایکروسافت چنین رویکردی به ظاهر پر زحمت را انتخاب کرده است. فن آوری های دیگر به احتمال زیاد اشتباه می کنند و ممکن است لازم باشد صدها مکعب فیزیکی را با هم ترکیب کنیم تا یک “مکعب منطقی” قابل اعتماد ایجاد شود.

در عوض ، مایکروسافت زمان و منابع خود را در توسعه مکعب های مبتنی بر Majorana قرار داده است. از آنجا که آنها با حزب کوانتومی بزرگ دیر شده اند ، آنها امیدوارند که بتوانند به سرعت بتوانند به دست بیاورند.

همیشه یک صید وجود دارد

مثل همیشه ، اگر چیزی خیلی خوب به نظر می رسد که درست باشد ، یک صید وجود دارد. حتی برای یک رایانه کوانتومی مبتنی بر Majorana ، مانند شخصی که توسط مایکروسافت اعلام شده است ، یک عملیات شناخته شده به عنوان T-Gate بدون خطا قابل دستیابی نیست.

بنابراین تراشه کوانتومی Majorarana فقط “تقریباً بدون اشتباه” است. با این حال ، تصحیح خطاهای دروازه T بسیار ساده تر از تصحیح کلی خطاها در سایر سیستم عامل های کوانتومی است.

حالا چی؟ مایکروسافت سعی خواهد کرد با نقشه راه خود به جلو حرکت کند و دائماً مجموعه های بزرگتر و بزرگتر را از Cubi بسازد.

جامعه علمی از نزدیک نحوه عملکرد پردازنده های کوانتومی مایکروسافت و نحوه عملکرد آنها را در مقایسه با سایر پردازنده های رایانه های کوانتومی که قبلاً تأسیس شده است ، نظارت خواهد کرد.

در عین حال ، مطالعه رفتار عجیب و غریب و نامشخص ذرات اصلی در دانشگاه های سراسر جهان ادامه خواهد یافت.

استفان راشل ، استاد ، دانشکده فیزیک ، دانشگاه ملبورن

این مقاله توسط مجوز Creative Commons دوباره منتشر شد. مقاله اصلی را بخوانید.