Digital Tהינק Tקרסול (DTT)

אחד ששולט בכולם. פיזיקאים פישטו את הארכיטקטורה של מחשב קוונטי פוטוני

מודרני מחשב קוונטי הם מכשירים מורכבים מאוד שקשה לבנות, קשים לקנה מידה ודורשים טמפרטורות נמוכות במיוחד כדי לפעול. מסיבה זו, מדענים התעניינו זה מכבר במחשבים קוונטיים אופטיים. פוטונים יכולים להעביר מידע בקלות, ומחשב קוונטי פוטוני יכול לעבוד בטמפרטורת החדר. הבעיה, עם זאת, היא שאמנם אתה יודע איך לטפל בפרט שערים לוגיים קוונטיים עבור פוטונים, אבל יצירת מספר רב של שערים וחיבורם בצורה כזו שניתן לבצע חישובים מורכבים הוא אתגר גדול.

עם זאת, מחשב קוונטי אופטי יכול להיות בעל ארכיטקטורה פשוטה יותר, טוענים חוקרים מאוניברסיטת סטנפורד באופטיקה. הם מציעים אטום בודד בעזרת א לייזרים לתמרן, שבתורו - בעזרת תופעת הטלפורטציה הקוונטית - משנה את מצבו של פוטון. אטום כזה ניתן לאפס ובכמה שערים קוונטיים יכול לשמש כך שאין צורך לבנות שערים פיזיים שונים, אשר בתורו יפשטו מאוד את הארכיטקטורה של מחשב קוונטי.

 מקור תמונה: Pixabay / אלה

אם תרצה לבנות מחשב קוונטי כזה, תצטרך להשתמש באלפי מחשבים מקורות פליטה קוונטיים ליצור, להפוך אותם לבלתי ניתנים להבחנה זה מזה ולשלב אותם במעגל פוטוני גדול. בינתיים, הארכיטקטורה שלנו משתמשת במספר קטן של רכיבים פשוטים למדי, וגודל המכונה שלנו לא גדל עם גודל התוכנית הקוונטית שהיא מפעילה, מסביר הדוקטורנט בן ברטלט, מחבר ראשי של מאמר המתאר את עבודתם של הפיזיקאים של סטנפורד .

הארכיטקטורה הרומן מורכבת משני מרכיבים עיקריים. הטבעת המאחסנת את הנתונים היא פשוט לולאה החוצה ממנה סִיבֵי זְכוּכִית, שבו פוטונים מסתובבים. זה עובד כמו שבב זיכרון, כאשר כל פוטון הוא אחד קוביט מייצג. החוקרים יכולים לתמרן את הפוטון על ידי הפנייתו מהטבעת ליחידת הפיזור. זה מורכב מאחד חלל אופטימכיל אטום בודד. הפוטון מקיים אינטראקציה עם האטום ושניהם מסתבכים. לאחר מכן הפוטון חוזר לטבעת והלייזר משנה את מצב האטום. מכיוון שהוא מסתבך עם הפוטון, שינוי במצב האטום מוביל גם לשינוי במצב הפוטון. אם אתה מודד את מצב האטום, אתה יכול למדוד את המצב של פוטונים לַחקוֹר. כך אנחנו צריכים רק קיוביט אטומי אחד שנוכל להשתמש בו כדי לתפעל את כל הקיוביטים הפוטונים, מוסיף ברטלט.

מכיוון שניתן להרכיב כל שער לוגי קוונטי לסדרה של פעולות על אטום, תיאורטית ניתן יהיה לבצע כל תוכנית קוונטית לעשות זאת עם קיוביט אטומי אחד בלבד. הפעולה של תוכנית כזו תהיה מורכבת מסדרה שלמה של פעולות שבהן פוטונים יתקשרו עם הקיוביט האטומי.