นักฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัยแมรีแลนด์ สหรัฐอเมริกา และบริษัทคอมพิวเตอร์ควอนตัมIonQได้ค้นพบวิธีใหม่ในการทำให้การดำเนินงานส่วนกลางในคอมพิวเตอร์ควอนตัมมีประสิทธิภาพมากขึ้น ด้วยการลดพลังงานเลเซอร์ที่ต้องใช้ในการดำเนินการที่เรียกว่า ผู้ทำงานร่วมกันแสดงให้เห็นว่าพวกเขาสามารถเร่งความเร็วการทำงานของเกตได้ ซึ่งจะเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพของคอมพิวเตอร์ควอนตัมไอออนที่ถูกดักจับ
หน่วยการสร้าง
ของคอมพิวเตอร์ควอนตัมคือ ควอนตัมบิตที่สามารถซ้อนทับกันของสองสถานะ ในงานวิจัยนี้ นักวิจัยใช้ไอออนเป็นคิวบิต สนามไฟฟ้าที่สั่นอย่างรวดเร็วจะดักจับไอออนในสายโซ่ ทำให้สามารถดำเนินการคำนวณได้โดยการฉายแสงเลเซอร์บนไอออนหนึ่งตัวหรือมากกว่า
ประตูพัวพันสอง โดยทั่วไปการดำเนินการคำนวณเหล่านี้แบ่งออกเป็นสองประเภท: เกทแบบควิบิตเดียวและเกทสองควิบิต ในขณะที่เกทแบบควิบิตเดียวนั้นค่อนข้างง่ายในการดำเนินการและไม่มีความท้าทายที่สำคัญ แต่เกทแบบสองควิบิตนั้นใช้เวลาและพลังงานอย่างมาก เพื่อนร่วมสถาบัน ของรัฐแมรี่แลนด์
และผู้เขียนร่วมของการศึกษานี้กล่าวว่า สิ่งนี้ส่งผลต่อประสิทธิภาพโดยรวมของคอมพิวเตอร์ควอนตัม “ประสิทธิภาพของประตูที่พันกันสองควิบิตมักจะจำกัดระบบโดยรวม เนื่องจากต้องใช้เวลาในการสอบเทียบมากที่สุดและทำให้เกิดข้อผิดพลาดมากที่สุด” Linke อธิบาย “การปรับปรุงประตูเหล่านี้
จึงมีความสำคัญอย่างยิ่งในการเพิ่มประสิทธิภาพและปรับขนาดระบบเหล่านี้ในที่สุด” ตามหลักการแล้ว การทำงานของเกตจะรวดเร็ว ใช้พลังงานเลเซอร์น้อยที่สุด และปล่อยให้ qubit อยู่ในสถานะที่ต้องการโดยไม่มีข้อผิดพลาด (ความเที่ยงตรงสูงสุด) ในโลกแห่งความเป็นจริง ข้อผิดพลาดในการพัวพัน
เกทสองควิบิตมาจากการควบคุมพารามิเตอร์การทดลองที่ไม่สมบูรณ์ เช่น ความถี่ของเลเซอร์และสนามดักจับ เทคนิคทั่วไปเพื่อให้ได้ความเที่ยงตรงสูงสุดคือการใช้ความระมัดระวังอย่างมากในการออกแบบสัญญาณควบคุม (นั่นคือ ลำแสงเลเซอร์) ที่โต้ตอบกับไอออน ขจัดผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์ทั้งหมด
โดยการปรับ
พารามิเตอร์ของโปรโตคอลอย่างละเอียด สิ่งนี้จำกัดพื้นที่การออกแบบสำหรับสัญญาณควบคุม คือการเสียสละความเที่ยงตรงเพียงเล็กน้อยเพื่อประหยัดพลังงานเลเซอร์จำนวนมาก ในบางกรณีต้องเรียงลำดับความสำคัญ “เราพิจารณาข้อจำกัดที่ไม่ได้มีส่วนสำคัญต่อกระบวนการข้อผิดพลาดเมื่อลบออก”
ผู้เขียนร่วมหัวหน้าทฤษฎีควอนตัมที่ IonQ และผู้ช่วยศาสตราจารย์แห่งมหาวิทยาลัย “วิธีนี้ ในขณะที่เราเสียสละความเที่ยงตรงเพียงเล็กน้อย เราก็สามารถเพิ่มขนาดของพื้นที่การออกแบบได้อย่างมาก ซึ่งสามารถนำไปใช้เพื่อปรับความต้องการพลังงานให้เหมาะสมยิ่งขึ้น” และเพื่อนร่วมงานของเขา
ใช้โปรโตคอลของพวกเขากับฮาร์ดแวร์ควอนตัมไอออนแบบดักจับที่ตั้งโปรแกรมได้ของ JQI ด้วยห้าคิวบิต เมื่อพวกเขาวัดทั้งพลังและความเที่ยงตรงของการทำงานของประตู พวกเขาพบว่าพวกเขาสามารถสร้างสถานะที่ยุ่งเหยิงได้สูงสุดด้วยวิธีการของพวกเขาโดยไม่สูญเสียความเที่ยงตรงที่สำคัญไป
สรุปเทคนิคตอนนี้ทีมได้ทำการสาธิตการพิสูจน์แนวคิดที่ประสบความสำเร็จแล้ว สมาชิกของทีมงานวางแผนที่จะใช้ประตูที่พัวพันสองควิบิตในอัลกอริทึมควอนตัมต่างๆ สิ่งนี้จะช่วยให้พวกเขาสามารถตรวจสอบได้ว่าโปรโตคอลที่พัฒนาขึ้นใหม่นำไปสู่การเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวมหรือไม่
น่าประหลาดใจ
ที่ทีมงานของ Duke พบว่าเมื่อปล่อยเมฆคู่ที่แข็งแกร่งออกจากกับดัก อะตอมที่เย็นจะไหลด้วยรูปแบบวงรีแบบเดียวกับที่สังเกตที่การทดลองเพิ่มเติมทำให้นักวิจัยของสามารถวัดค่าเอนโทรปีของเมฆอะตอมและประเมินความหนืดได้โดยการสังเกตอัตราการหมุนของก๊าซลิเธียมเมื่อปล่อยให้ขยายตัว
การวัดนี้แสดงให้เห็นว่าอัตราส่วนความหนืดต่อเอนโทรปีในระบบอุลตร้าโคลด์มีค่าน้อยพอๆ กับในพลาสมาควาร์ก-กลูออนอุลตร้าร้อน อย่างไร้เดียงสา ไม่มีใครคาดหวังว่าระบบที่แตกต่างกันเช่นนี้จะแสดงพฤติกรรมเดียวกัน แต่พวกเขาทำเช่นนั้น การเชื่อมต่อสตริงในขณะที่นักนิวเคลียร์
และนักฟิสิกส์ปรมาณูกำลังครุ่นคิดถึงวิธีการกระทบยอดข้อสังเกตเหล่านี้ นักวิจัยกลุ่มที่สามซึ่งก็คือนักทฤษฎีสตริงก็เข้ามามีส่วนร่วมด้วย ความเชื่อมโยงปรากฏขึ้นเมื่อนักทฤษฎีกำลังตรวจสอบว่าเกิดอะไรขึ้นกับแรงโน้มถ่วงใกล้กับหลุมดำขนาดเล็ก ซึ่งผลกระทบเชิงกลเชิงควอนตัมมีความสำคัญ
การทำความเข้าใจหลุมดำควอนตัมเหล่านี้จำเป็นต้องรวมทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปเข้ากับกลศาสตร์ควอนตัม และการคืนทุนที่สำคัญอย่างหนึ่งสำหรับความพยายามนี้คือความสามารถในการคำนวณอัตราส่วนความหนืดต่อเอนโทรปีขั้นต่ำที่เป็นไปได้ในสสารควอนตัม เนื่องจากเชื่อกันว่าหลุมดำ
แผ่รังสีออกมา พวกมันจึงทำตัวเหมือนวัตถุที่มีอุณหภูมิและเอนโทรปี ซึ่งเอนโทรปีขึ้นอยู่กับพื้นที่ของพวกมัน ทฤษฎีสตริงให้คำอธิบายความโน้มถ่วงเชิงควอนตัมของโครงสร้างภายในของหลุมดำ ซึ่งเป็นทฤษฎีที่ช่วยให้การคำนวณทางฟิสิกส์ของหลุมดำดำเนินการโดยใช้ทฤษฎี
ที่เรียกว่าหลักการโฮโลกราฟิก การคำนวณเหล่านี้เกี่ยวข้องกับการสร้าง “กล่อง” ทางคณิตศาสตร์รอบๆ หลุมดำ โลกปกติของเราอยู่บนพื้นผิวของกล่องนั้น และสี่มิติปกติของเรา (เวลาบวกสามมิติเชิงพื้นที่) เสริมด้วยมิติพิเศษที่ห้าที่ห้อยอยู่ในกล่องและเชื่อมต่อกับหลุมดำ ผลกระทบจากแรงโน้มถ่วงที่รุนแรง
ของหลุมดำนั้นแสดงออกมาในมิติที่ห้านี้ เสริมว่าพวกเขากำลังสำรวจวิธีที่จะสรุปวิธีการของพวกเขาด้วย “เรากำลังทำงานในโครงการอื่นๆ เพื่อสร้างประตูที่พันกันยุ่งเหยิงด้วยพารามิเตอร์การควบคุมที่แตกต่างกัน” เขากล่าว “สิ่งนี้จะให้กลไกประตูควอนตัมที่เหมาะสมที่สุดสำหรับลักษณะเฉพาะของสัญญาณรบกวนหรือข้อผิดพลาดของอุปกรณ์ต่างๆ”
แนะนำ ufaslot888g
