פיזיקאים NIST להפגין תחילה "אוניברסלי" לתכנות מעבד מידע קוונטי

Published on November 15, 2009 at 2:11 PM

פיזיקאים בבית המכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה (NIST) הוכיחו הראשון "אוניברסלי" לתכנות המעבד מידע קוונטי מסוגל להפעיל כל תוכנית המותר על פי מכניקת הקוונטים הכללים המסדירים את submicroscopic העולם באמצעות שני ביטים קוונטיים (קווביטים) של מידע. המעבד יכול להיות מודול מחשב קוונטי העתידי, אשר באופן תיאורטי יכול לפתור כמה בעיות חשובות סורר היום.

החוקר הבתר NIST דוד Hanneke ליד השולחן לייזר משמש כדי להדגים את המעבד הראשון לתכנות אוניברסלית עבור מחשב קוונטי פוטנציאליים. זוג יונים בריליום (אטומים טעונים) אשר מחזיקים מידע במעבד לכודים בתוך הצילינדר בפינה הימנית התחתונה. תמונה צבעונית של שתי יונים מוצג על המסך ברקע. אשראי: ג'Burrus / NIST

ההפגנה NIST, תיאר בכתב העת Nature Physics, * מסמנת את הפעם הראשונה כל קבוצת המחקר עברה מעבר הוכחת משימות בודדות עבור מעבד קוונטי כמו שנעשה בעבר ב NIST ובמקומות אחרים, לבצע עיבוד לתכנות, שילוב תשומות מספיק צעדים רציפה כדי להפעיל את כל תוכנית אפשרית של שני קיוביט.

צוות NIST גם ניתח את מעבד קוונטי עם שיטות במדעי המחשב ואלקטרוניקה מסורתי על ידי יצירת דיאגרמה של המעגל עיבוד מתמטית לקביעת 15 ערכים שונים החל רצפים של פעולות העיבוד הדרושה כדי להפעיל תוכנית נתונה. "זוהי הפעם הראשונה שמישהו הוכיח מעבד קוונטי לתכנות עבור קיוביט אחד או יותר," אומר החוקר הבתר NIST דוד Hanneke, המחבר הראשון של המאמר. "זה צעד לקראת המטרה הגדולה של עושה חישובים עם המון המון קווביטים. הרעיון הוא שיהיה לך המון מעבדים אלה, ואת היית לקשר אותם יחד."

מעבד NIST מאחסן מידע בינארי (1s ו 0s) בשני יונים בריליום (אטומים טעונים חשמלית), אשר מוחזקים אלקטרומגנטית מלכודת מניפולציות עם לייזרים אולטרה סגול. שני יוני מגנזיום במלכודת לעזור לקרר את היונים בריליום.

מדענים NIST יכול לתפעל את המדינות של בריליום קיוביט אחד, כולל הצבת יונים "סופרפוזיציה" של שני הערכים 1 ו 0 באותו הזמן, יתרון פוטנציאל משמעותי של עיבוד מידע בעולם קוונטי. המדענים גם יכול "לסבך" את שני קווביטים, תופעה קוונטית קישורים המאפיינים של זוג גם כאשר יונים מופרדים פיזית.

עם היכולות האלה, צוות NIST ביצע 160 שגרות עיבוד שונה על שני קווביטים. אמנם יש מספר אינסופי של שתי תוכניות קיוביט אפשרי, זו קבוצה של 160 הוא גדול ומגוון מספיק כדי למדי לייצג אותם, Hanneke אומר, מה שהופך את המעבד "אוניברסליים". המפתח לעיצוב הניסוי היה שימוש במחולל מספר אקראי כדי לבחור את השגרה בפרט כי יוצאו להורג, ולכן כל התוכניות אפשר היה סיכוי שווה הבחירה. גישה זו נבחרה כדי למנוע הטיה בדיקות המעבד, במקרה של תוכניות מסוימות רץ טוב יותר או מיוצר פלטי מדויקת יותר מאחרים.

יונים הם בין סוגי מבטיח כמה קווביטים עבור מחשב קוונטי. אם הם יכולים להיבנות, מחשבים קוונטיים יש יישומים אפשריים רבים כגון שבירת בשימוש נרחב ביותר של היום קודי הצפנה, כגון אלה להגן על עסקאות פיננסיות אלקטרוניות. בנוסף לשימוש אפשרי שלה כמודול של המחשב הקוונטי, המעבד החדש עשוי לשמש מיניאטורית סימולטור עבור אינטראקציות בכל מערכת קוונטית, כי מעסיקה שתי רמות אנרגיה, כגון שני ברמת מערכות יון קיוביט המייצגים רמות אנרגיה 0s ו 1s. סימולטורים הקוונטים גדול יכול, למשל, להסביר את התעלומה של מוליכות בטמפרטורה גבוהה, העברת חשמל עם התנגדות אפס בטמפרטורות שעשויות להיות מעשית עבור אחסון יעיל והפצה של חשמל.

Last Update: 13. October 2011 00:23

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit