Quantum Computing- ը
Քվանտային հաշվարկը մեկ քայլ ավելի մոտ է իրական աշխարհի հավելվածներին
Մինչ կանխատեսվում է, որ քվանտային հաշվարկների շուկան մինչև 65 թվականը կհասնի 2030 միլիարդ դոլարի, դեռևս կան բազմաթիվ խոչընդոտներ, մինչև այն մտնի իրական աշխարհում: Այս ասելով, քվանտային հաշվարկը ներուժ ունի լուծելու մեր ամենաբարդ խնդիրներից շատերը: Ամբողջ աշխարհում համալսարանների և մասնավոր հաստատությունների հետազոտական թիմերը քրտնաջան աշխատում են դա իրականություն դարձնելու համար:
Այս թիմերից մեկը ղեկավարում է Սյու Յին՝ Վիրջինիայի համալսարանի ճարտարագիտության և կիրառական գիտության դպրոցի էլեկտրատեխնիկայի և համակարգչային տեխնիկայի ասիստենտ:
Նրա թիմը ստեղծել է տեղ ֆիզիկայի և ֆոտոնիկ սարքերի կիրառման մեջ, որոնք օգտագործվում են լույսը հայտնաբերելու և ձևավորելու համար այնպիսի ծրագրերի համար, ինչպիսիք են հաղորդակցությունն ու հաշվարկը: Թիմը մշակել է մասշտաբային քվանտային հաշվողական հարթակ, որը կտրուկ նվազեցնում է քվանտային արագության հասնելու համար պահանջվող սարքերի քանակը, և այն կարողացել է տեղակայվել մեկ կոպեկի չափ ֆոտոնիկ չիպի վրա:
Թիմի կազմում ընդգրկված էին նաև Օլիվյե Պֆիսթերը՝ UVA-ի քվանտային օպտիկայի և քվանտային տեղեկատվության պրոֆեսոր, և Հանսուեկ Լին՝ Կորեայի առաջադեմ գիտության և տեխնիկայի ինստիտուտի ասիստենտ:
Հետազոտությունը հրապարակվել է Բնություն Communications.
Դրան աջակցել են նաև ֆիզիկայի ասպիրանտ Զիձյաո Յանգը և բ.գ.թ. Մանդանա Ջահանբոզորգին: էլեկտրատեխնիկայի և համակարգչային տեխնիկայի ուսանող։ Երկուսն էլ թերթի առաջին հեղինակներն են:
Քվանտային հաշվարկ և մշակման տեղեկատվություն
Քվանտային հաշվարկը բացում է տեղեկատվության մշակման նոր եղանակ, և այն հնարավորություն է տալիս ձեր աշխատասեղանի կամ նոութբուքի համակարգչին տեղեկատվությունը մշակել բիթերի երկար տողերով: Բիթը ունի կամ զրո կամ մեկ արժեք, իսկ քվանտային համակարգիչները զուգահեռաբար մշակում են տեղեկատվությունը, ինչը նշանակում է, որ նրանցից չի պահանջվում սպասել տեղեկատվության մեկ հաջորդականության մշակմանը, նախքան ավելիին անցնելը: Կուբիթը քվանտային հաշվարկների հիմնական կառուցողական բլոկն է, և այն տեղեկատվության միավոր է, որը կարող է միաժամանակ լինել մեկ և զրո: Մյուս կողմից, քվանտային ռեժիմը ներառում է փոփոխականների ամբողջ սպեկտրը մեկի և զրոյի միջև:
Այժմ հետազոտողները աշխատում են տարբեր մոտեցումների վրա՝ արդյունավետորեն արտադրելու մեծ թվով քմոդներ, որոնք անհրաժեշտ են քվանտային արագությունների հասնելու համար:
Յի կողմից մշակված ֆոտոնիկայի վրա հիմնված նոր մոտեցումը հատկապես օգտակար է, քանի որ լույսի դաշտը նույնպես ամբողջական սպեկտր է: Սա նշանակում է, որ սպեկտրի յուրաքանչյուր լուսային ալիք ունի քվանտային միավոր դառնալու ներուժ: Յին ենթադրեց, որ լույսը քվանտային վիճակի կհասնի, եթե լույսի դաշտերը խճճվեն:
Համակարգի ստեղծում
Յիի թիմը ստեղծել է քվանտային աղբյուր օպտիկական միկրոռեզոնատորում, որը օղակաձեւ, միլիմետր չափի կառույց է, որը ծածկում է ֆոտոնները նախքան մանրադիտակ ստեղծելը, սարք, որը ֆոտոնները փոխակերպում է մեկից ալիքի մի քանի երկարությունների: Լույսը շրջանառվում է օղակի շուրջը և օպտիկական ուժ է կուտակում, որն այնուհետ մեծացնում է ֆոտոնների փոխազդեցության հնարավորությունները: Սա իր հերթին առաջացնում է քվանտային խճճվածություն միկրոսանրի լույսի դաշտերի միջև:
Յիի թիմը օգտագործեց մուլտիպլեքսավորում՝ ստուգելու համար չիպի վրա մեկ միկրոռեզոնատորից 40 քմոդների առաջացումը, և նրանք ցույց տվեցին, որ քվանտային ռեժիմների մուլտիպլեքսավորումը կարող է աշխատել ինտեգրված ֆոտոնիկ հարթակներում:
«Մենք գնահատում ենք, որ երբ մենք օպտիմալացնում ենք համակարգը, մենք կարող ենք հազարավոր qumodes ստեղծել մեկ սարքից», - ասաց Յին:
Yi-ի մուլտիպլեքսավորման տեխնիկայի միջոցով մենք ավելի ենք մոտենում իրական աշխարհի պայմանների միջոցով քվանտային հաշվարկների օգտագործմանը, որտեղ կան անխուսափելի սխալներ: Այս սխալները պայմանավորված են քվանտային վիճակներով և դրանց փխրուն բնույթով:
Սխալների թիվը կարող է պահանջել ավելի քան մեկ միլիոն քյուբիթ՝ դրանք փոխհատուցելու համար, և կա սարքերի քանակի համաչափ աճ: Multiplexing-ը նվազեցնում է սարքերի այս թիվը երկու կամ երեք կարգով:
Յի-ի ֆոտոնիկայի վրա հիմնված համակարգի ևս երկու առավելություն կա. Նախ, քանի որ ֆոտոնը զանգված չունի, ֆոտոնային ինտեգրված չիպերով քվանտային համակարգիչները կարող են աշխատել կամ քնել սենյակային ջերմաստիճանում: Լին նաև սարքեց միկրոռեզոնատորը սիլիկոնային չիպի վրա՝ օգտագործելով ստանդարտ լիտոգրաֆիայի տեխնիկան: Սա նշանակում է, որ ռեզոնատորը կամ քվանտային աղբյուրը կարող է զանգվածային արտադրվել:
«Մենք հպարտ ենք, որ առաջ ենք մղում ճարտարագիտության սահմանները քվանտային հաշվարկներում և արագացնում ենք զանգվածային օպտիկայից ինտեգրված ֆոտոնիկայի անցումը», - ասաց Յին: «Մենք կշարունակենք ուսումնասիրել սարքերը և սխեմաները ֆոտոնիկայի վրա հիմնված քվանտային հաշվողական հարթակում ինտեգրելու և դրա կատարողականությունը օպտիմալացնելու ուղիները»:
