استفاده از تایم کریستال‌ها در کامپیوترهای کوانتومی؛ غلبه بر چالش های اساسی!

استفاده از تایم کریستال‌ها در کامپیوترهای کوانتومی؛ غلبه بر چالش های اساسی!

رسیدن به قدرت محاسباتی فوق العاده با کامپیوترهای کوانتومی سخته. مثل یه افسانه که چطور یه ابر رو حمل کنی بدون اینکه شکلش رو بهم بزنی!

راه حل احتمالی به اندازه خود مشکل عجیب به نظر میرسه. میشه با یه ماده خاص به اسم “تایم کریستال” ابر رو کنترل کرد که همونجوری که حرکت میکنه بتونه بچرخه.

استفاده از تایم کریستال‌ها در کامپیوترهای کوانتومی؛ غلبه بر چالش های اساسی!

دو تا فیزیکدان به اسم کریستوف گیِرگیل و کریستوف ساچا از دانشگاه جاگیلن در لهستان و پیتر هانافورد از دانشگاه تکنولوژی سِوینبرن در استرالیا پیشنهاد میکنن که یه نوع جدید از مدارهای زمانی میتونه به حفظ حالت های نامشخص کیوبیت ها ( واحد اطلاعات در کامپیوتر کوانتومی) در طی محاسبات پیچیده کوانتومی کمک کنه.

برخلاف تصور ما از اشیاء که جای مشخص و حرکت معین دارن، دیدگاه کوانتومی همون ذره رو با ویژگی هایی مثل موقعیت، حرکت و چرخش به صورت احتمالات مختلف توصیف میکنه.

این “ابر” از احتمالات رو بهتره جدا از بقیه در نظر گرفت. وقتی ذره با محیط اطرافش برخورد میکنه، گستره احتمالاتش تغییر میکنه، مثل اینه که بخوایم بگیم کدوم دونده تو المپیک ۱۰۰ متر رو میبره. نهایتا فقط یه نتیجه قابل مشاهده است.

کامپیوترهای معمولی از حالت های صفر و یک ذرات به عنوان کلید روشن و خاموش در مدارهای منطقی استفاده میکنن. کامپیوترهای کوانتومی هم به طور تئوری میتونن از این گستره احتمالات تو ذرات استفاده کنن تا الگوریتم های خاص خودشون رو حل کنن، الگوریتم هایی که حل کردنشون با روش های قدیمی غیر ممکنه.

مشکل اینه که بتونیم این ابر احتمالات کوانتومی (کیوبیت) رو برای مدت طولانی تری نگه داریم. هر ضربه یا هر نویز الکترومغناطیسی باعث میشه احتمال خطا بره بالا و کل فرایند محاسبه خراب بشه.

برای اینکه کامپیوترهای کوانتومی کاربردی باشن، به صدها یا حتی هزاران کیوبیت نیاز هست که برای مدت طولانی بدون تغییر بمونن. ساختن همچین سیستمی یه چالش فوق العاده بزرگه.

دانشمندان راه های مختلفی رو برای مقاوم سازی کامپیوترهای کوانتومی امتحان کردن، یا اینکه هر کیوبیت رو جدا نگه میداشتن تا از بهم ریختگیش جلوگیری کنن یا اینکه دورشون یه سری محافظ درست میکردن.

حالا این گروه از فیزیکدانا یه روش جدید پیشنهاد کردن که توش کامپیوترهای کوانتومی رو به یه ارکستر بزرگ کیوبیت تبدیل میکنه که با یه رهبر خیلی خاص کنترل میشه.

استفاده از تایم کریستال‌ها در کامپیوترهای کوانتومی؛ غلبه بر چالش های اساسی!

تایم کریستال ها ماده هایی هستن که به طور مرتب در طول زمان تغییر شکل میدن. این مدل های ساعت مانند کمی بیشتر از یک دهه پیش به عنوان یه چیز عجیب و غریب به وجود اومدن. یه روش برای ساختن این تایم کریستال ها استفاده از لیزر و اتم های فوق سرد است. تو این روش با یه پالس لیزر، ذرات رو میشه به شکل دوره ای حرکت داد که با زمان بندی لیزر همخوانی نداره.

این سه تا فیزیکدان در مقاله ای که هنوز داوری نشده، پیشنهاد میکنن که از ویژگی دوره ای تایم کریستال ها برای ساخت یه مدار جدید به اسم “تایم-ترونیک” استفاده کنن. با استفاده از این مدار میشه امواج ناپایدار تعداد زیادی از کیوبیت های حاوی اطلاعات رو کنترل کرد و باعث کم شدن برخوردهای اشتباهی شد که باعث خطا میشن.

این مدار زمان بندی شده که کیوبیت ها رو دائما هدایت میکنه باعث میشه که راحت تر بشه مسیر هر کدوم از ذرات رو با ذرات دیگه هماهنگ کرد و در نتیجه احتمالات کوانتومی اونها رو به هم وصل کرد تا به جای ایجاد خطا، نتایج مفیدی به دست بیاد.

هرچند که این پیشنهاد هنوز تئوریه، این تیم نشون داده که چطور میشه از فیزیک گروهی از یون های پتاسیم که تا دمای نزدیک صفر سرد شدن و با پالس لیزر هدایت میشن برای ساختن یه “ارکستر” استفاده کرد که کیوبیت ها بتونن باهاش هماهنگ حرکت کنن.

اینکه بشه این ایده رو به یه کامپیوتر کوانتومی واقعی تبدیل کرد، سالها تحقیق و آزمایش می خواد، البته اگه اصلا کار کنه.

اما حالا که میدونیم حداقل یه مدل از تایم کریستال وجود داره و میشه ازش استفاده های کاربردی کرد، شاید دیگه حمل کردن یه ابر هم اونقدر ها هم افسانه نباشه. این تحقیق توی یه مقاله که هنوز داوری نشده منتشر شده.

__ تکنو دات مرجع اخبار تکنولوژی __
منبع sciencealert

نظرتون در مورد این مطلب چیه

آدرس ایمیل شما بصورت عمومی منتشر نخواهد شد.

لطفا از ارسال نظرات بی ربط با این مطلب خودداری نمایید.