Uudet Kvanttihiukkasten Laskelmat Tekevät Aallot Kentällä

{h1}

Tutkijat kehittivät tekniikan laskea kvanttitaajuustoiminnot 350 kertaa nopeammin kuin aikaisemmat menetelmät.

Quantum-tietojenkäsittely, turvallinen langaton viestintä ja kvanttikilpailun edistyminen saattavat olla lähempänä todellisuutta nyt, kun tutkijaryhmä on kehittänyt tehokkaamman tavan mitata aaltofunktioita, jotka kuvaavat näiden subatomisten hiukkasten outoa käyttäytymistä.

Hyvin pienten kenttien, kvanttimekaniikan kentässä, hiukkaset voivat esiintyä useissa paikoissa kerralla, ilmiötä, jota kutsutaan superpositioniksi. Kuvailtaessa suuria määriä paikkoja ja nopeuksia hiukkasella voi olla missä tahansa hetkessä fyysikot käyttävät aaltofunktioita, jotka ovat olennaisesti todennäköisyysyhtälöitä.

Quantum computing ja kvanttelehtävä molemmat perustuvat hiukkasiin, jotka ovat useissa paikoissa yhtä aikaa. Esimerkiksi hiukkasten päällekkäisyys mahdollistaa tietokoneiden suorittavan laskennan ja siirtää tietoja paljon nopeammin kuin perinteiset tietokoneet. [Wacky Physics: Selkeimmät kvanttihiukkaset]

Kuitenkin kvantti-laskenta- ja kvanttelehtävien toimimiseen tarvitaan molempia valtavia järjestelmiä, joissa on paljon kvanttihiukkasia, jotka toimivat vuorovaikutuksina monien ulottuvuuksien luomiseksi. Valtavat moniulotteiset järjestelmät ovat monimutkaisia ​​aaltofunktioita, sillä vanha menetelmä ei ole riittävän tehokas mittaamaan. Mohammad Mirhosseini, Rochesterin yliopiston jatko-opiskelija ja johtava kirjailija, joka kertoo uudesta tekniikasta, kertoi WordsSideKick.comille. Uusi menetelmä mahdollistaa aaltotoimintojen laskemisen paljon nopeammin ja voi auttaa tutkijoita kehittämään edelleen kvanttitekniikkaa.

Aaltofunktioiden löytäminen

Aikaisemmin ainoa tapa laskea kvanttijärjestelmän aaltofunktio oli ottaa valtava määrä mittauksia ja arvioida sitten funktio tai yhtälö, joka parhaiten sopii kaikkiin mittauksiin. Vanha tekniikka, nimeltään "suoramittaus", mahdollisti aaltotoiminnan mittaamisen heikosti mittaamalla asentoa ja voimakkaasti mittaamalla vauhtia. Tämä tekniikka toimii hyvin pienille järjestelmille, joilla ei ole monia ulottuvuuksia, mutta järjestelmästä tulee suurempia ja suurempia, sitä on vaikeampi mitata, Mirhosseini sanoi.

Uusi tekniikka, jota kutsutaan "pakatuksi suoraksi mittaukseksi", käyttää sarjaa satunnaisia ​​mittauksia hiukkasten sijainnista ja vauhdista kvanttitilassa. Sitten algoritmi löytää aaltofunktion, joka parhaiten vastaa kourallinen mittaukset.

Uusi tekniikka on 350 kertaa nopeampi ja vaatii vain 20 prosenttia vanhojen tekniikoiden mittauksista. Tutkijat testasivat ensin tekniikan mittaamalla kevyitä hiukkasia 192-ulotteisessa kvanttitilassa (mitat syntyvät, kun paljon kvanttihiukkasia sotkeutuu). Heidän laskennansa aaltofunktio osoittautui oikeaksi, joten seuraavaksi he ottivat jättimäisen 19 200-ulotteisen tilan. Tulokset antoivat aaltofunktiot 90 prosentin tarkkuudella.

"Jotta saataisimme tuloksemme pelkästään suoralla mittauksella, tarvitaan yli vuoden altistumisaika", sanoi projektissa työskentelevä jatko-opiskelija Seyed Mohammad Hashemi Rafsanjani. "Teimme kokeilun alle 48 tunnissa." [9 suurinta ratkaisematonta mysteeriä fysiikassa]

Quantum tech

Pakkausta käytetään jo digitaalisessa mediassa, jotta se pakkaa paljon tietoa pienten tiedostojen sisällä. Esimerkiksi MP3-levyt ovat pakatut äänitiedostot ja JPEG-tiedostot ovat pakattuja kuvia. Digitaalisissa kuvissa, mitä enemmän kuvapisteitä on otettu, sitä korkeampi kuvan laatu. Mutta suurin osa kuvapisteistä ei ole tosiasiallisesti tarpeen täydentää kuvaa, ja ne voidaan muuntaa myöhemmin täyttämään kuva. Uusi tekniikka leikkaa pois ylimääräisen vaiheen tarpeettomien tietojen keräämisestä.

"Sen sijaan, että otettaisiin paljon mittauksia ja puristettaisiin myöhemmin, tämä tekniikka mittaa vain olennaiset osat," Mirhosseinisaid.

Mirhosseinisaid-pakattu suora mittaus voi olla tärkeä kvanttikäsittelyssä. Säännölliset tietokoneet käsittelevät niitä ja nollia edustavien tietojen "bittejä", mutta kvanttimittari voi käsitellä yhtä tai nollaa edustavaa informaation "qubits" yhtä aikaa, aivan kuten kvanttihiukkaset voivat olla useissa paikoissa samanaikaisesti.

Paineistettu suora mittaus voi myös olla edistysaskel auttaessa tutkijoita saavuttamaan terahertsin nopeus, joka on osoittautunut tähän mennessä vaikeasti tietojen siirtoon. Uskomaton nopeus on Terahertsin säteilyn muodossa. T-säteet kuuluvat mikroaaltojen ja infrapunavalon välillä sähkömagneettiseen spektriin. Aallot voivat kulkea useimpien materiaalien kuten paperin ja vaatteiden läpi; tämä ominaisuus selittää sen, miksi lentokentän turvaskannerit käyttävät terahertsin säteilyä. Aaltoja on kuitenkin vaikea havaita ja manipuloida, ja tutkijoilla on vaikeuksia käyttää niitä digitaalisessa mediassa.

Tekniikka voi olla hyödyllinen myös pankkialan tietoturvahankkeissa ja kehittämässä kvantti-avainten jakelua, Mirhosseinisaidia. Kvanttisten avainten jakelu mahdollistaa kahden osapuolen luomaan salaisen avaimen, jota vain he voivat käyttää salaamaan ja salaamaan viestit. Kun joku yrittää mitata hiukkasia kvanttiluvussa, niiden aaltofunktio romahtaa. Sama asia tapahtuisi, jos kolmas osapuoli yritti päästä käsiksi avaimeen: Tällainen toiminta paljastaisi tietoturvan rikkomisen.

"Quantum on vielä melko uusi ajatus teknologiasta ja on edelleen kehittymässä oleva tiede", Mirhosseini sanoi.

Artikkeli julkaistiin 27. elokuuta Physical Review Lettersissa.

Seuraa Kelly Dickersonia Viserrys. Seuraa meitä @wordssidekick, Facebook & Google+. Alkuperäinen artikkeli aiheesta WordsSideKick.com.


Video Täydentää: .




FI.WordsSideKick.com
Kaikki Oikeudet Pidätetään!
Jäljentämistä Materiaalien Sallittu Vain Prostanovkoy Aktiivinen Linkki Sivustoon FI.WordsSideKick.com

© 2005–2019 FI.WordsSideKick.com