خبر

گربه شرودینگر با بیست کیوبیت

Schrödinger's cat with 20 qubits

چکیده: مرده یا زنده، در حال چرخش به چپ یا چرخش به راست، در دنیای ذرات کوانتومی همچون گربه شرودینگر همگی این حالت ها به طور همزمان امکان پذیر است. یک تیم بین المللی به همراه کارشناسان Forschungszentrum Jülich اکنون موفق شده اند بیست بیت کوانتومی در هم تنیده را به چنین حالت برهم نهی تبدیل کنند. تولید چنین حالات اتمیک گربه شرودینگر، گامی مهم در توسعه رایانه های کوانتومی محسوب می شود.

در سال 1935 اروین شرودینگر یک آزمایش فکری را با گربه کوانتومی انجام داد، که در آن گربه ای به همراه یک نمونه رادیواکتیو، یک آشکارساز و مقداری سم کُشنده در یک جعبه محصور می شود. در صورت فروپاشی ماده رادیواکتیو، ردیاب زنگ خطر را ایجاد می کند و سم رها می شود. ویژگی خاص این است که طبق قوانین مکانیک کوانتومی برخلاف تجربه روزمره، مشخص نیست که گربه مرده است یا زنده. تا زمانی که یک آزمایشگر نگاهی بیندازد، هر دو همزمان هستند. تنها بعد از مشاهده است که حالت مجرد بدست می آید.

از اوایل دهه 1980، محققان با استفاده از روشهای مختلف توانستند این ترکیب حالتهای کوانتومی را به صورت آزمایشی در آزمایشگاه تحقق بخشند. توماسو کالارکو از Forschungszentrum Jülich توضیح می دهد: “این حالت های گربه ای بسیار حساس هستند. حتی کوچکترین تعامل حرارتی با محیط باعث فروپاشی آنها می شود.”

دانشمندان اکنون می توانند بیش از 50 حالت را در آزمایشات کنترل کنند. با این حال ، این بیت های کوانتومی یا به طور خلاصه کیوبیت ها، ویژگی های خاص گربه شرودینگر را بر خلاف 20 کوبیتی که تیم محققان اکنون با استفاده از یک شبیه ساز کوانتومی قابل برنامه ریزی ایجاد کرده اند نشان نمی دهند، و بدین ترتیب رکورد جدیدی را ایجاد می کنند که حتی اگر رویکردهای فیزیکی دیگر با فوتونهای نوری، یونهای به دام افتاده یا مدارهای کوانتومی ابررسانا در نظر گرفته شوند، همچنان درست هستند.

 کارشناسان بسیاری از موسسات مشهور جهان برای توسعه این آزمایش با یکدیگر همکاری کردند. علاوه بر محققان ژولیچ، دانشمندان بسیاری از دانشگاه های برتر آمریکایی – هاروارد، برکلی، ام آی تی و کَل تِک – و همچنین دانشگاه ایتالیایی پادووا درگیر این موضوع شدند.

جیان کوی توضیح می دهد: “کیوبت ها در حالت گربه ای برای توسعه فناوری های کوانتومی بسیار مهم هستند.” این فیزیکدان از مؤسسه پیتر گرونبرگ در ژولیچ می گوید: “راز کارآیی عظیم و عملکرد مورد انتظار رایانه های کوانتومی در آینده در این ترکیب برهم نهی ها یافت می شود.”

بیت های کلاسیک در یک کامپیوتر معمولی همیشه فقط یک مقدار مشخص دارند، که مثلاً از 0 و 1 تشکیل شده است. بنابراین این مقادیر فقط بیت به بیت یکی پس از دیگری قابل پردازش هستند. کیوبیت ها که بنابر اصل برهم نهی چندین حالت به طور همزمان دارند، می توانند چندین مقدار را بطور موازی در یک مرحله ذخیره و پردازش کنند. تعداد کیوبیت ها در اینجا بسیار مهم است. با 20 کوبیت، تعداد حالات برهم نهی شده از یک میلیون فراتر رفته، و 300 کیوبیت می تواند به طور همزمان تعدادی بیش از تعداد همه ذرات موجود در جهان را ذخیره کنند.

رکورد قبلی که مربوط به سال 2011 می باشد، تعداد 14 کیوبیت است که اکنون به 20 کیوبیت رسیده است. محققان برای آزمایش هایشان، از یک شبیه ساز کوانتومی قابل برنامه ریزی مبتنی بر آرایه های اتم ریدبرگ استفاده کردند. در این روش، اتمهای منفرد، در این مورد اتمهای روبیدیوم، توسط پرتوهای لیزر به دام می افتند و در جای خود به صورت ردیف نگه داشته می شوند. این روش همچنین به عنوان موچین نوری نیز شناخته می شود. یک لیزر اضافی اتم ها را تا زمانی که به حالت ریدبرگ برسند، تحریک می کند.

منبع:  

sciencedaily.com

تاریخ انتشار خبر در منبع فوق:

13 August 2019

گردآوری:

مهندس اشکان دیوبند

ویرایش:

دکتر میلاد معظمی گودرزی

برچسب ها

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا
بستن