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O MIT Propor a Experiência Nova do Quantum Executar Cálculos Intratáveis

Published on March 3, 2011 at 6:04 AM

Os computadores do Quantum são os computadores que exploram as propriedades estranhas da matéria extremamente em pequenas escalas.

Muitos peritos acreditam que um computador desenvolvido do quantum poderia executar os cálculos que seriam impossìvel demorados em computadores clássicos, mas até agora, os computadores do quantum provaram devilishly duramente construir. Poucos protótipos simples desenvolvidos no laboratório executam tais cálculos rudimentarmente que é às vezes difícil dizer se estão aproveitando realmente efeitos de quantum de todo.

Um divisor de feixe é um dispositivo, como esse descrito aqui, que bifurca um feixe de luz. Uma experiência propor por pesquisadores do MIT, que confiasse em divisores de feixe, exploraria o comportamento estranho de partículas do quantum para executar os cálculos que são impossìvel demorados em computadores convencionais.

Na Associação para o Simpósio de Maquinaria de Computação 43rd na Teoria da Computação em junho, o professor adjunto da informática Scott Aaronson e seu aluno diplomado Alex Arkhipov apresentarão um papel que descreve uma experiência que, se trabalhou, ofereça o forte evidência que os computadores do quantum podem fazer as coisas que os computadores clássicos não podem. Embora construir o instrumento experimental seja difícil, não deve ser tão difícil quanto o computador funcional de construção do quantum da inteiramente -.

Se a experiência trabalha, “tem o potencial tomar-nos após o que Eu gostaria de chamar “a singularidade do quantum,” onde nós fazemos a primeira coisa quantumly que nós não podemos fazer em um computador clássico,” dizemos Terry Rudolph, um research fellow avançado com Sistema Ótico do Quantum de Londres Imperial da Faculdade e Ciência do Laser, que não foi envolvida na pesquisa.

Aaronson e a proposta de Arkhipov são uma variação em uma experiência conduzida por físicos na Universidade de Rochester em 1987, que confiou em um dispositivo chamado um divisor de feixe, que tomasse um feixe de luz entrante e de separações ele em dois feixes que viajam em sentidos diferentes. Os pesquisadores de Rochester demonstraram que se duas partículas claras idênticas - fotão - alcançam o divisor de feixe exactamente no mesmo tempo, ambas irã0 direito ou esquerdo; não tomarão trajectos diferentes. É outros dos comportamentos estranhos do quantum das partículas fundamentais que provocam nossas intuições físicas.

Mais luz!

A experiência dos pesquisadores do MIT usaria um número maior de fotão, que passariam através de uma rede de divisores de feixe e golpeariam eventualmente detectores do fotão. O número de detectores estaria em algum lugar à proximidade do quadrado do número dos fotão - aproximadamente 36 detectores para seis fotão, 100 detectores para 10 fotão.

Para alguns corrida da experiência do MIT, seria impossível prever quantos fotão golpeariam todo o detector dado. Mas sobre corridas sucessivas, os testes padrões estatísticos começariam a acumular-se. Na versão do seis-fotão da experiência, por exemplo, da ela poderia despejar que há uma possibilidade que os fotão golpearão os detectores 1, 3, 5, 7, 9 e 11, uma possibilidade de 8 por cento de 4 por cento que golpearão os detectores 2, 4, 6, 8, 10 e 12, e assim por diante, para toda a combinação concebível de detectores.

Calculando que a distribuição - a probabilidade dos fotão que golpeiam uma combinação dada de detectores - é um problema incredibly duro. A experiência dos pesquisadores' não a resolve imediato, mas cada execução bem sucedida da experiência toma uma amostra do grupo da solução. Um dos resultados chaves no papel de Aaronson e de Arkhipov é que, não somente está calculando a distribuição um problema indocilmente duro, mas assim que está simulando a amostra dela. Para uma experiência com os mais do que por exemplo 100 fotão, seria provavelmente além da capacidade computacional de todos os computadores no mundo.

Aderências De Bronze

A pergunta, então, é se a experiência pode com sucesso ser executada. Os pesquisadores de Rochester executaram-na com os dois fotão, mas conseguir fotão múltiplos chegar em uma seqüência inteira de divisores de feixe exactamente no momento adequado é mais complicado. “É desafiante, tecnològica, mas não forbiddingly Assim,” diz Barry Sanders, director da Universidade do Instituto de Calgary para a Ciência da Informação do Quantum. As Máquinas de lixar indicam que em 1987, quando os pesquisadores de Rochester executaram sua experiência inicial, usavam os lasers montados em tabelas do laboratório e conseguiam fotão chegar simultaneamente no divisor de feixe enviando os abaixo dos cabos de fibra óptica de comprimentos diferentes. Mas os anos recentes consideraram o advento das microplaquetas ópticas, em que todos os componentes ópticos são gravados em uma carcaça de silicone, que facilite muito controlar trajectórias dos fotão'.

O problema o mais grande, Máquinas de lixar acredita, está gerando fotão individuais em intervalos predizíveis bastante para sincronizar sua chegada nos divisores de feixe. Os “Povos têm trabalhado nele por uma década, fazendo grandes coisas,” as Máquinas de lixar dizem. “Mas pegar um comboio de únicos fotão é ainda um desafio.” Rudolph concorda. “Neste momento, a coisa dura está obtendo bastante únicos fotão na microplaqueta,” diz. Mas, adiciona, “minha esperança está aquele dentro de alguns anos, nós controlará construir a experiência que cruza o limite do que nós podemos praticamente fazer com computadores clássicos.”

As Máquinas de lixar indicam que mesmo se o problema de obter únicos fotão na microplaqueta é resolvido, os detectores do fotão ainda têm as incapacidades que poderiam fazer suas medidas errados: na linguagem da engenharia, haveria um ruído no sistema. Mas Aaronson diz que e Arkhipov consideram explicitamente a pergunta de se simular mesmo uma versão ruidosa de sua experiência óptica seria um problema indocilmente duro para um computador convencional. Embora sejam incapazes de mostrar que era, Aaronson diz que “a maioria de nosso papel está devotado a dar a evidência que a resposta àquela é sim.” É esperançoso que uma prova é próxima, se de seu grupo de investigação ou de outro'.

Source: http://web.mit.edu/

Last Update: 12. January 2012 18:20

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