MIT Schlägt Neues Quantums-Experiment vor, um Unlenksame Berechnungen Durchzuführen

Published on March 3, 2011 at 6:04 AM

Quantums-Computer sind Computer, die die sonderbaren Eigenschaften des Stoffes extrem an den kleinen Maßstäben ausnutzen.

Viele Experten glauben, dass ein vollerblühter Quantumscomputer Berechnungen durchführen könnte, die auf klassischen Computern hoffnungslos Zeit raubend sein würden, aber bis jetzt, haben Quantumscomputer teuflisch stark geprüft aufzubauen. Die wenigen einfachen Prototypen, die im Labor entwickelt werden, führen solche rudimentären Berechnungen durch, dass es manchmal schwierig ist, mitzuteilen, ob sie wirklich Quantumseffekte überhaupt vorspannen.

Ein Strahlenteiler ist eine Einheit, wie der, der hier dargestellt wird, der einen Lichtstrahl gabelt. Ein Experiment, das von MIT-Forschern vorgeschlagen wurde, das auf Strahlenteilern beruht, würde das merkwürdige Verhalten von Quantumspartikeln ausnutzen, um Berechnungen durchzuführen, die auf herkömmlichen Computern hoffnungslos Zeit raubend sind.

An der Vereinigung für das Symposium der Rechneranlage 43. auf Theorie von im Juni Rechnen, stellen außerordentlicher Professor der Informatik Scott Aaronson und sein Student im Aufbaustudium Alex Arkhipov ein Papier dar, das ein Experiment beschreibt, das, wenn es funktionierte, überzeugenden Beweis anbieten würde, dass Quantumscomputer Sachen tun können, die klassische Computer nicht können. Obgleich, den experimentellen Apparat aufzubauen schwierig sein würde, sollte es nicht wie aufbauender Funktionsquantumscomputer a so schwierig völlig sein -.

Wenn das Experiment arbeitet, „es hat das Potenzial, zu nehmen uns hinter, was Ich möchte, dass die „Quantumseigenheit rufen,“ wo tun wir die erste Sache quantumly, die wir nicht auf einem klassischen Computer tun können,“ sagen Terry Rudolph, ein hoch entwickelter Forschungsstipendiat mit Britischen College-Londons Quantums-Optik und Laser-Wissenschaft, die nicht in die Forschung miteinbezogen wurde.

Aaronson und Arkhipovs Angebot ist eine Variante auf einem Experiment, das von den Physikern an der Universität von Rochester im Jahre 1987 geleitet wird, die auf einer Einheit beruhte, die einen Strahlenteiler genannt wurde, der einen ankommenden Lichtstrahl nimmt und ihn in zwei Träger aufspaltet, die in verschiedene Richtungen sich bewegen. Die Rochester-Forscher zeigten, dass, wenn zwei identische helle Partikel - Photonen - den Strahlenteiler genau zur gleichen Zeit erreichen, sie beide entweder recht oder link gehen; sie nehmen nicht verschiedene Pfade. Sie ist anders des sonderbaren Quantumsverhaltens der Elementarteilchen, die unsere körperlichen Intuitionen herausfordern.

Mehr Leuchte!

Das Experiment der MIT-Forscher würde eine größere Anzahl von Photonen verwenden, die durch ein Netz von Strahlenteilern passieren und schließlich Photondetektoren schlagen würden. Die Anzahl von Detektoren würde irgendwo in der Nähe von dem Quadrat der Anzahl von Photonen - ungefähr 36 Detektoren für sechs Photonen, 100 Detektoren für 10 Photonen sein.

Für irgendwelche Bodenlauf des MIT-Experimentes, würde es unmöglich sein, vorauszusagen, wieviele Photonen jeden möglichen gegebenen Detektor schlagen würden. Aber über aufeinander folgenden Bodenläufen, würden statistische Muster anfangen aufzubauen. In der Sechsphoton Version des Experimentes zum Beispiel es könnte ausfallen, dass es eine 8-Prozent-Möglichkeit, dass Photonen Detektoren 1, 3, 5, 7, 9 und 11 schlagen, eine 4-Prozent-Möglichkeit gibt, dass sie Detektoren 2, 4, 6, 8, 10 und 12 und so weiter für jede denkbare Kombination von Detektoren schlagen.

Berechnung, dass Verteilung - die Wahrscheinlichkeit von den Photonen, die eine gegebene Kombination von Detektoren schlagen - ein unglaublich hartes Problem ist. Experiment der Forscher' löst sie nicht völlig, aber jede erfolgreiche Ausführung des Experimentes nimmt eine Probe vom Lösungsset. Eins der Schlüsselergebnisse in Papier Aaronson und Arkhipovs ist, dass, nicht nur die Verteilung ein unlenksam hartes Problem berechnet, aber also das Musterstück von ihm simuliert. Für ein Experiment mit mehr als sagen wir 100 Photonen, würde es vermutlich über der Computerkapazität aller Computer in der Welt hinaus sein.

Messingreißnägel

Die Frage ist dann, ob das Experiment erfolgreich durchgeführt werden kann. Die Rochester-Forscher führten sie mit zwei Photonen durch, aber, mehrfache Photonen zu erhalten, um zu einer ganzen Reihenfolge von Strahlenteilern genau im richtigen Zeitpunkt zu kommen ist schwieriger. „Es ist technologisch schwierig aber nicht forbiddingly so,“ sagt Barry Sanders, Direktor der Universität Calgarys Instituts für Quantums-Informationswissenschaft. Sandpapierschleifmaschinen unterstreicht, dass im Jahre 1987, als die Rochester-Forscher ihr Anfangsexperiment durchführten, sie die Laser verwendeten, die an den Labortischen montiert wurden und Photonen, um im Strahlenteiler gleichzeitig anzukommen erhielten, indem sie sie hinunter Lichtwellenleiter von verschiedenen Längen sendeten. Aber neue Jahre haben die Einführung von optischen Chips gesehen, in denen alle optischen Bauteile in eine Silikonsubstratfläche geätzt werden, die es viel einfacher, Flugbahnen zu steuern der Photonen' macht.

Das größte Problem, Sandpapierschleifmaschinen glaubt, erzeugt einzelne Photonen in vorhersagbaren genug Abständen, um ihre Ankunft an den Strahlenteilern zu synchronisieren. „Leute haben an ihm für ein Jahrzehnt gearbeitet und große Sachen gemacht,“ sagt Sandpapierschleifmaschinen. „Aber, eine Serie von einzelnen Photonen zu erreichen ist noch eine Herausforderung.“ Rudolph stimmt zu. „Im Augenblick, kommt die harte Sache genügende einzelnen Photonen in das Chip,“ sagt er. Aber, er fügt, „meine Hoffnung ist der innerhalb einiger Jahre, wir erreicht, das Experiment aufzubauen hinzu, das die Grenze kreuzt von, was wir mit klassischen Computern praktisch tun können.“

Sandpapierschleifmaschinen unterstreicht, dass, selbst wenn das Problem des Erhaltens von einzelnen Photonen auf das Chip gelöst wird, Photondetektoren noch Unwirtschaftlichkeiten haben, die ihre Maße ungenau machen konnten: in der Technikausdrucksweise würde es Geräusche in der Anlage geben. Aber Aaronson sagt, dass er und Arkhipov ausdrücklich die Frage von betrachten, ob, sogar eine laute Version ihres optischen Experimentes zu simulieren ein unlenksam hartes Problem für einen herkömmlichen Computer sein würde. Obgleich sie nicht imstande waren, zu prüfen, dass es war, sagt Aaronson, dass „die meisten unseres Papiers dem Liefern von Beweisen gewidmet wird, dass die Antwort zu der ist ja.“ Er ist hoffnungsvoll, dass ein Beweis bevorstehend ist, ob von seiner Forschungsgruppe oder anderen'.

Quelle: http://web.mit.edu/

Last Update: 12. January 2012 18:47

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