MIT предлагает новый эксперимент Квантовая для выполнения неразрешимыми Расчеты

Published on March 3, 2011 at 6:04 AM

Квантовые компьютеры компьютеры, которые используют странные свойства материи на предельно малых масштабах.

Многие эксперты считают, что полномасштабный квантовый компьютер может выполнять вычисления, которые были бы безнадежно много времени на классических компьютерах, но до сих пор, квантовые компьютеры оказались чертовски трудно построить. Несколько простых прототипов, разработанных в лаборатории выполнять такие элементарные расчеты, что иногда трудно сказать, являются ли они на самом деле освоения квантовых эффектов.

Светоделитель представляет собой устройство, как один изображен здесь, что раздваивается луч света. Эксперимент, предложенный исследователями Массачусетского технологического института, которая опирается на светоделителей, будет эксплуатировать странное поведение квантовых частиц для выполнения вычислений, которые безнадежно много времени на обычных компьютерах.

В Ассоциации к 43 Симпозиум вычислительной техники по теории вычислительных в июне, адъюнкт-профессор компьютерных наук Скотт Ааронсон и его аспирант Алексей Архипов представит документ с описанием эксперимента, который, если он работал, предложил бы убедительные доказательства того, что квантовые компьютеры могут сделать то, что классические компьютеры не могут. Хотя создание экспериментальной установки будет сложно, она не должна быть столь же трудным, как строительство полнофункциональную квантового компьютера.

Если эксперимент работает ", она имеет потенциал, чтобы взять нас прошлое, что я хотел бы назвать" квантовой сингулярности, где мы первым делом квантово что мы не можем сделать на классическом компьютере ", говорит Терри Рудольф, передовой научный сотрудник с квантовой оптики Имперского колледжа Лондона и лазерной науки, который не принимал участия в исследовании.

Предложение Ааронсон и Архипова представляет собой вариацию на эксперименте, проведенном физики в Университете Рочестера в 1987 году, которая основывалась на устройство под названием светоделитель, который принимает входящий луч света, и расщепляется на два пучка путешествия в разные стороны. Рочестер исследователи продемонстрировали, что если две одинаковые частицы света - фотоны - достичь светоделитель ровно в то же время, они обе идут вправо или влево, они не будут принимать различные пути. Это еще один из странных квантовых поведения элементарных частиц, которые бросают вызов нашей физической интуиции.

Больше света!

Эксперимент MIT исследователей будет использовать большее число фотонов, которые будут проходить через сеть светоделителей и в конечном итоге ударить детекторы фотонов. Число детекторов будет где-то в районе квадрату числа фотонов - около 36 детекторов для шести фотонов, 100 детекторов на 10 фотонов.

Для любого пробега эксперимент Массачусетского технологического института, это было бы невозможно предсказать, сколько фотонов ударит любой детектор. Но в течение последовательных работает, статистические модели начнут расти. В шестифотонного версия эксперимента, например, может оказаться, что есть 8-процентный шанс, что фотоны ударит детекторов 1, 3, 5, 7, 9 и 11, 4-процентный шанс, что они будут забастовки детекторы 2, 4, 6, 8, 10 и 12, и так далее, для любой мыслимой комбинации детекторов.

Считая, что распределение - вероятность фотонов поразительное данной комбинации детекторы - это невероятно сложная проблема. Эксперимента исследователи "не решить сразу, но каждый успешное выполнение эксперимента действительно берет пробы из множества решений. Один из ключевых выводов в бумажной Ааронсон и Архипова в том, что не только расчета распределения intractably нелегкая задача, но столь же моделирования выборки его. Для эксперимента с более чем, скажем, 100 фотонов, вероятно, было бы за вычислительную мощность всех компьютеров в мире.

Ногти

Вопрос, таким образом, является ли эксперимент может быть успешно выполнена. Рочестер исследователи провели ее с двумя фотонами, но получение нескольких фотонов, чтобы прийти всю последовательность светоделителей ровно в нужное время является более сложной. "Это сложно, технологически, но не неприступно так", говорит Барри Сандерс, директор Университета Калгари института по науке квантовой информации. Сандерс указывает, что в 1987 году, когда Рочестер исследователи провели свои первоначальные эксперимента, которые они использовали лазеры установлены на лабораторию таблиц и получения фотонов, чтобы прийти светоделитель одновременно, отправляя их вниз, волоконно-оптические кабели различной длины. Но в последние годы наблюдается появление оптических чипов, в котором все оптические компоненты выгравированы на кремниевой подложке, что делает его намного легче контролировать траектории фотонов.

Самая большая проблема, Сандерс считает, порождает отдельных фотонов на достаточно предсказуемы интервалы, чтобы синхронизировать их прибытия в светоделителей. "Люди работали над ней в течение десяти лет, что делает великие дела," Сандерс говорит. "Но получить поезд единичных фотонов остается серьезной проблемой". Рудольф соглашается. "На данный момент, твердая вещь, получает достаточное количество одиночных фотонов на чипе", говорит он. Но, добавляет он, "я надеюсь, что в течение нескольких лет, мы сможем построить эксперимент, который пересекает границу, что мы можем сделать практически с классическими компьютерами."

Сандерс отмечает, что даже если проблема получения одиночных фотонов на чипе будет решена, детекторы фотонов еще есть недостатки, может сделать их неточного измерения: в машиностроении языке, не было бы шума в системе. Но Ааронсон говорит, что он и Архипов явно рассмотреть вопрос о том, имитирующих даже шумные версию своего оптического эксперимента будет intractably нелегкая задача для обычного компьютера. Хотя они были не в состоянии доказать, что это было, Ааронсон говорит, что "большинство наших работа посвящена, подтверждающий, что ответ на этот вопрос положительный." Он надеется, что доказательства предстоящего, независимо от его исследовательской группы или других.

Источник: http://web.mit.edu/

Last Update: 6. October 2011 16:02

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