Site Sponsors
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D

MIT Stelt Nieuw QuantumExperiment voor om Hardnekkige Berekeningen Uit Te Voeren

Published on March 3, 2011 at 6:04 AM

De Quantum computers zijn computers die de bizarre eigenschappen van kwestie bij uiterst kleine schalen exploiteren.

Vele deskundigen geloven dat een volslagen quantumcomputer berekeningen kon uitvoeren die hopeloos tijdrovend op klassieke computers zouden zijn, maar tot dusver, zijn de quantumcomputers devilishly moeilijk gebleken te bouwen. De weinig eenvoudige die prototypen in het laboratorium worden voeren dergelijke rudimentaire berekeningen ontwikkeld uit dat het soms moeilijk is te vertellen of zij werkelijk quantumgevolgen bij allen uitrusten.

Een straalsplitser is een apparaat, als hier afgeschilderd, die bifurcates een lichtstraal. Een experiment door MIT onderzoekers wordt voorgesteld, dat zich op straalsplitsers baseert, zou het vreemde gedrag van quantumdeeltjes exploiteren om berekeningen uit te voeren die hopeloos tijdrovend op conventionele computers die zijn.

Bij de Vereniging voor het 43ste Symposium van de Machines van de Gegevensverwerking over Theorie van Gegevensverwerking in Juni, zullen de verwante professor van computerwetenschap Scott Aaronson en zijn gediplomeerde student Alex Arkhipov een document beschrijvend een experiment voorleggen dat, als het werkte, sterk bewijsmateriaal zou aanbieden dat de quantumcomputers dingen kunnen doen dat de klassieke computers niet kunnen. Hoewel de bouw van de experimentele apparaten moeilijk zou zijn, zou het niet moeten zo moeilijk zijn zoals bouwend a volledig - functionele quantumcomputer.

Als het experiment werkt, „het heeft het potentieel om ons voorbij wat te nemen Ik de „quantumbijzonderheid zou willen roepen,“ waar wij het eerste ding geen dat wij op een klassieke computer kunnen doen,“ zeggen quantumly Terry Rudolph, een gevorderde onderzoekkameraad met de de QuantumOptica van KeizerLonden van de Universiteit en Wetenschap van de Laser doen, die niet in het onderzoek werd geïmpliceerd.

Aaronson en het voorstel van Arkhipov zijn een variatie op een experiment door fysici bij de Universiteit van Rochester in 1987 wordt geleid, die zich op een apparaat genoemd een straalsplitser baseerde, die een inkomende lichtstraal neemt en het in twee stralen verdeelt die in verschillende richtingen reizen die. De onderzoekers van Rochester toonden aan dat als twee identieke lichte deeltjes - fotonen - precies de straalsplitser in de zelfde tijd bereiken, zij allebei of juist of linker zullen gaan; zij zullen geen verschillende wegen nemen. Het is een andere van het bizarre quantumgedrag van fundamentele deeltjes die onze fysieke intuïties tarten.

Meer licht!

Het experiment van de onderzoekers zou MIT een groter aantal fotonen gebruiken, dat door een netwerk van straalsplitsers zou overgaan en uiteindelijk fotondetectors zou slaan. Het aantal detectors zou ergens in de buurt van het vierkant van het aantal fotonen - ongeveer 36 detectors voor zes fotonen, 100 detectors voor 10 fotonen zijn.

Voor om het even welke looppas van het experiment MIT, zou het onmogelijk zijn om te voorspellen hoeveel fotonen om het even welke bepaalde detector zouden slaan. Maar over opeenvolgende looppas, zouden de statistische patronen beginnen op te bouwen. In de zes-foton versie van het experiment, bijvoorbeeld, kon het blijken dat er een 8 percentenkans dat de fotonen detectors 1, 3, 5, 7, 9 en 11 zullen slaan, een 4 percentenkans is dat zij detectors 2, 4, 6, 8, 10 en 12, etc., voor om het even welke denkbare combinatie detectors zullen slaan.

Berekenend dat de distributie - de waarschijnlijkheid van fotonen die een bepaalde combinatie detectors slaan - een ongelooflijk hard probleem is. Het de onderzoekers' experiment lost het niet op helemaal, maar elke succesvolle uitvoering van het experiment neemt een steekproef van de oplossingsreeks. Één van de belangrijkste bevindingen in het document van Aaronson en van Arkhipov is dat, niet alleen de distributie een intractably hard probleem berekent, maar zo simuleert de bemonstering van het. Voor een experiment met meer dan, namelijk, 100 fotonen, zou het waarschijnlijk voorbij de computercapaciteit alle computers in de wereld zijn.

De kopspijkers van het Messing

De vraag, toen, is of het experiment met succes kan worden uitgevoerd. De onderzoekers van Rochester voerden het met twee fotonen uit, maar het ertoe brengen van veelvoudige fotonen om bij een gehele opeenvolging van straalsplitsers in precies de juiste tijd aan te komen is ingewikkelder. „Het is uitdagend, technologisch, maar niet forbiddingly zo,“ zegt Barry Sanders, directeur van de Universiteit van het Instituut van Calgary voor de QuantumWetenschap van de Informatie. De Schuurmachines wijst erop dat in 1987, toen de onderzoekers van Rochester hun aanvankelijk experiment uitvoerden, zij lasers opgezet op laboratoriumlijsten gebruikten en fotonen om bij de straalsplitser ertoe brachten aan te komen gelijktijdig door hen onderaan vezeloptische kabels van verschillende lengten te verzenden. Maar de recente jaren hebben de komst van optische spaanders gezien, waarin alle optische componenten in een siliciumsubstraat worden geëtst, dat het veel gemakkelijker maakt om de fotonen' te controleren banen.

Het grootste probleem, Schuurmachines gelooft, produceert individuele fotonen met voorspelbare genoeg intervallen om hun aankomst bij de straalsplitsers te synchroniseren. De „Mensen hebben gewerkt aan het voor een decennium, die grote dingen maken,“ de Schuurmachines zegt. „Maar het krijgen van een trein van enige fotonen is nog een uitdaging.“ Rudolph gaat akkoord. „Op het ogenblik, krijgt het harde ding genoeg enige fotonen in de spaander,“ hij zegt. Maar hij voegt toe, „mijn hoop is dat binnen een paar jaar, wij erin zullen slagen om het experiment te bouwen dat de grens kruist van wat wij met klassieke computers kunnen praktisch doen.“

De Schuurmachines wijst erop dat zelfs als het probleem om enige fotonen op de spaander te krijgen wordt opgelost, de fotondetectors nog ondoelmatigheden hebben die hun metingen konden onnauwkeurig maken: in techniektaalgebruik, zou er lawaai in het systeem zijn. Maar Aaronson zegt dat hij en Arkhipov uitdrukkelijk de kwestie overwegen van of het simuleren van zelfs een lawaaierige versie van hun optisch experiment een intractably hard probleem voor een conventionele computer zou zijn. Hoewel zij niet konden bewijzen dat het was, zegt Aaronson dat „het grootste deel van ons document toegewijd is aan het geven van bewijsmateriaal dat het antwoord op dat.“ ja is Hij is hoopvol dat een bewijs, hetzij van zijn onderzoeksteam of anderen' aanstaande is.

Bron: http://web.mit.edu/

Last Update: 12. January 2012 18:42

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