ذكرت مجلة نيتشر أمس (الخميس) أن العلماء طوروا نوعًا جديدًا من تقنية محاصرة الأيونات التي تشكل أساس الكيوبت - وحدة التخزين في الكمبيوتر الكمي، والتي تستخدم إشعاع الميكروويف لإجراء العمليات الحسابية بدلاً من الليزر. قد تعمل هذه التقنية على تبسيط تطوير أجهزة الكمبيوتر الكمومية واسعة النطاق
إن الظواهر الغريبة لفيزياء الكم، مثل إمكانية وجود جسيم في مكانين مختلفين في نفس الوقت، أبهرت الفيزيائيين ذوي الخبرة وكذلك الطلاب. هذه الظواهر ليست مجرد شذوذات نظرية. لقد أصبح مجال عملي جديد لفيزياء الكم مجالًا نشطًا خلال العقد الماضي.
وفي هذا المجال، يحاول الباحثون الاستفادة من قوة الظواهر الكمومية لإنتاج تكنولوجيا مبتكرة - الحوسبة الكمومية التي ستحدث ثورة في صناعة الحوسبة.
ويحاول العلماء عدة اتجاهات لتطوير هذه الأنظمة باستخدام أنظمة فيزيائية مختلفة. تعد أجهزة الكمبيوتر الكمومية التي تستخدم الأيونات المحاصرة هي الأكثر نجاحًا حتى الآن. في دراستين نشرتا يوم الخميس الماضي 11 أغسطس 2011 في مجلة Niche، وصف الباحثون طريقة جديدة لاحتجاز الأيونات من شأنها أن تزيد من قدرة هذه الأنظمة على إنتاج أجهزة كمبيوتر كمومية على نطاق واسع وليس على نطاق تجريبي مختبري يتم اليوم.
أفاد أوسفالكوس وزملاؤه أنهم نجحوا في إنشاء بوابات كمومية تستخدم إشعاع الموجات الدقيقة بدلاً من أشعة الليزر، والتي تم استخدامها لصنع هذه البوابات حتى الآن. البوابات الكمومية هي المعادل للبوابات المنطقية الكلاسيكية التي نستخدمها لإجراء العمليات الحسابية في المعالجات الكمومية.
في حين طورت مجموعة تيموني نهجًا جديدًا للحوسبة الكمومية التي تستخدم أيضًا الموجات الدقيقة - وهي غير حساسة للضوضاء (المعروفة أيضًا باسم فك الترابط) وتعمل من خلال الأنظمة الفيزيائية المستخدمة لإجراء الحسابات.
يمكن أن يؤدي عدم الاتساق إلى تدمير التأثيرات الكمومية التي تتداخل مع تشغيل المعالج الكمي. وتمكن تيموني وزملاؤه من حماية المعالج الكمي بشكل فعال من هذه الظاهرة.
يعتمد تشغيل البوابات الكمومية العاملة في المعالجات الكمومية على تشابك الأيونات. التشابك هو إحدى الظواهر غير البديهية في فيزياء الكم حيث تعمل خصائص الأنظمة المتعددة، مثل مجموعة من الأيونات، بشكل متناغم.
في كثير من الأحيان، تؤدي نتيجة قياس خصائص معينة لأيون واحد إلى نتائج عشوائية تمامًا، ولكن قياس نفس الخاصية على أيون موجود في تشابك الأيونات يؤدي إلى نتائج مترابطة. إحدى الطرق البسيطة لشرح هذا الموقف هي أن تتخيل شخصين يقوم كل منهما بقلب عملة معدنية. نتيجة لفة كل منهم عشوائية. ومع ذلك، إذا كانت العملات المعدنية متشابكة بطريقة معينة، فإن نتيجة رمي العملات المعدنية ستكون دائمًا هي نفسها لكلا العملاتتين، مما يعني أن كلا الرماة يحصلان إما على شجرة أو قطعة.
وفي السنوات الأخيرة، تمكن الباحثون من التقدم في تطوير أجهزة الكمبيوتر الكمومية باستخدام تشابك يصل إلى 14 أيونًا، وتمكنوا أيضًا من إدراك من خلال خوارزميات الكم التشابكية وكذلك النقل الآني (القفز من مكان إلى مكان لأيون) في وقت الصفر). وحتى الآن، استخدم الباحثون أشعة الليزر لإنشاء هذه التشابكات. في عام 2001، توصل الباحثان مينرت ووندرليش إلى فكرة نظرية لاستخدام الإشعاع طويل الموجة مثل الموجات الدقيقة أو موجات الراديو.
في حين أن الليزر يحتاج إلى محاذاة بعناية مع الأيونات المحاصرة التي تواجه تعقيدًا، يمكن أن تعمل الموجات الدقيقة باستخدام أدلة موجية (هياكل يمكنها توجيه الإشعاع) والتي تعد جزءًا من شريحة يمكن أن تتصل بها الأيونات، لذا فإن هذا لا يتطلب محاذاتها المسبقة .
علاوة على ذلك، فإن إنتاج إشعاع الميكروويف أسهل وأرخص من استخدام أنظمة الليزر المعقدة. توجد اليوم أيضًا مصادر مستقرة لإنشاء أفران الميكروويف.
سوف تتطلب الحوسبة الكمومية واسعة النطاق ملايين الأيونات المحتجزة، كل منها يحتوي على بت كمي واحد (الكيوبت - وحدة التخزين الأساسية للحوسبة الكمومية). ونتيجة لذلك، فإن إنشائها سيتطلب عدة أشعة ليزر لتشابك الأيونات، الأمر الذي سيكون معقدًا هندسيًا ومكلفًا. وفي المقابل فإن استخدام الإشعاعات الدقيقة لنفس الغرض سيكون أسهل بكثير وسيجعل استخدام المصائد الأيونية لغرض بناء المعالجات أسهل بكثير.
تعليقات 21
وشكراً لإيهود على التصحيحات.
شكرا جزيلا لجالي وينشتاين على الروابط.
عدة تصحيحات:
اولا:
تم اختراع خوارزمية جروفر في التسعينيات وليس الستينيات، وبالتحديد عام 1996، التاريخ مهم لأن مجال الحوسبة الكمومية ولد بالفعل كمجال في 1994-1995 عندما نشر بيتر شور خوارزميته.
ثانيًا:
في خوارزمية جروفر، لا يجد الكمبيوتر الكمي الحل الصحيح من المحاولة الأولى، ولكن هناك احتمال أن ينجح. تعمل خوارزمية جروفر مع الحل الحسابي لجذر N بحيث تجد خوارزمية جروفر الإجابة على 4 أرقام هواتف بعد محاولتين في المتوسط مقارنة بالخوارزمية الكلاسيكية التي ستحتاج إلى 2 محاولات. بالمناسبة، في هذا المثال، حتى الخوارزمية الكلاسيكية ستنجح في المتوسط في أقل من 3 محاولات وهناك فرصة بمقدار الربع للعثور على الرقم في المحاولة الأولى. الفرق بين الخوارزمية الكلاسيكية وخوارزمية جروفر هو في الرقم N
كبيرة ثم الكلاسيكية تتطلب تجارب ترتيب N وتجارب خوارزمية جذر جروفر الكمومية N.
وبالمناسبة، فإن خوارزمية دويتش خوسيه قد تم اختراعها بالفعل في عام 1992، ولكنها خوارزمية حتمية لمشكلة مصطنعة ليس لها أي اهتمام سوى الاهتمام الأكاديمي، لذلك لم تجذب الكثير من الاهتمام. كما ذكرنا سابقًا، كانت خوارزمية شور هي التي بدأت العمل الكبير في مجال الحوسبة الكمومية.
كان الأمر صعبًا بالنسبة لي
لقد بذلت جهدا
לא
لقد فهمت حقا
لكني أسامح نفسي
أنا سعيد حقًا أن لدينا الكثير من العباقرة مثلك
وهذا أمر مشجع للغاية
منذ عامين كتبت عن تجربة أجريتها في جامعة ييل:
http://delorian64.wordpress.com/2009/06/29/%D7%9E%D7%A2%D7%91%D7%93-%D7%94%D7%A8%D7%A4%D7%90%D7%99%D7%9D-%D7%94%D7%A7%D7%95%D7%95%D7%A0%D7%98%D7%99-%D7%94%D7%A8%D7%90%D7%A9%D7%95%D7%9F/
خوارزميتان حاولتا معرفة ما إذا كان من الممكن تشغيلهما:
خوارزمية بحث جروفر (خوارزمية احتمالية اخترعها ليف جروفر في الستينيات). دعونا نأخذ مثالا ملموسا. نحن نعلم أن لدينا رقم هاتف صديق، ولكن ليس اسمه. يقوم المعالج بقراءة جميع أرقام الهواتف الموجودة في الكتاب مرة واحدة بفضل خاصية التراكب للعثور على الإجابة الصحيحة الواحدة. نهاية العملية هي أن الكيوبت سيكون في حالة واحدة وليس في حالة تراكب وسيعطي الإجابة. لنفترض أن لدينا أربعة أرقام هواتف، بما في ذلك رقم هاتف صديق ولا نعرف أي رقم من بين الأربعة ينتمي إلى ذلك الصديق. لذلك تحاول الاتصال بحوالي ثلاثة أرقام قبل الوصول إلى الرقم الصحيح لصديقك. وفي المقابل، يمكن للمعالج الكمي العثور على الرقم الصحيح في المحاولة الأولى. بدلاً من محاولة الاتصال برقم واحد، ثم رقم آخر، ثم رقم آخر.
الخوارزمية الأبسط هي خوارزمية دويتش خوسيه (التي اقترحها ديفيد دويتش وريتشارد خوسيه في التسعينيات). بطريقة ملموسة، تتحقق الخوارزمية مما إذا كانت رمية العملة عادلة أم لا. إذا كنت تريد أن تفحص بطريقة كلاسيكية ما إذا كانت العملة المعدنية عادلة (بالي من جهة، وخشبية من جهة أخرى) أو مزيفة (بالي أو خشب على كلا الجانبين)، فإن ذلك يتطلب فحص كل جانب. لكن الحركة التناظرية الكمومية التي تسمى خوارزمية Deutsch-Jose تتطلب خطوة اختبار واحدة فقط.
لكن الطريق لا يزال طويلًا جدًا للوصول إلى الكمبيوتر الكمي.
هنا:
http://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%9C%D7%92%D7%95%D7%A8%D7%99%D7%AA%D7%9D_%D7%93%D7%95%D7%99%D7%98%D7%A9-%D7%92'%D7%95%D7%96%D7%94
و هنا:
http://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%9C%D7%92%D7%95%D7%A8%D7%99%D7%AA%D7%9D_%D7%92%D7%A8%D7%95%D7%91%D7%A8
المموج
شكرا على الرابط.
أبي
سنرى إذا كان مليار صيني مخطئين... 🙂 سمعت أنهم أقوياء في الفيزياء.
لم نصل إلى ما هو أبعد من القمر، وحتى هناك توقفنا منذ 39 عامًا وعدنا. أنت بحاجة إلى الشجاعة ولا يتمتع أي رئيس بهذه الشجاعة.
آسف، آسف... لقد نسيت أن خبراء الفضاء والفلك يجلسون هنا. إذن نعم لقد وصلنا إلى ما هو أبعد من القمر. لقد وصلنا إلى المجرات البعيدة. 🙂
تم تطوير نوع جديد من تقنية الكم الأيونية التي تستخدم إشعاع الموجات الدقيقة لإجراء العمليات الحسابية. وسوف يبسط إلى حد كبير التنفيذ العملي لأجهزة الكمبيوتر الكمومية واسعة النطاق.
http://www.nature.com/nature/journal/v476/n7359/full/476155a.html
تحسين تجربة مصيدة الأيونات. وكما قال نيل أرمسترونج عن القمر: تلك خطوة صغيرة للإنسان، وقفزة عملاقة للبشرية. ومنذ ذلك الحين... لم نصل إلى ما هو أبعد من القمر... 🙂 حسنًا، أيضًا فيما يتعلق بالكمبيوتر الكمي، فمن المحتمل أننا لن نصل إلى ما هو أبعد من القمر 🙁
ما هي الكيوبتات؟
في الكمبيوتر العادي توجد وحدات البت التي يمكن أن تكون قيمتها 0 أو 1 ومن وجهة النظر الأساسية يتم حفظها (إذا لم أكن مخطئًا
باستخدام التيارات الكهربائية أو المجالات المغناطيسية). يمكنك اعتبارها بمثابة سهم صغير يمكنه الإشارة إلى الحالة 1 أو الحالة السفلية 0.
يحتوي الكمبيوتر الكمي على كيوبتات يمكن أن تكون لها القيمة 1 أو 0 أو أي تراكب منها. الطريقة الملائمة للتفكير في الأمر هي أن يكون السهم بطول 1 والذي يمكن أن يشير إلى أي نقطة على دائرة حيث الإشارة لأعلى هي 1 والإشارة لأسفل هي 0.
البوابات المنطقية هي عمليات تغير حالة البتات في الكمبيوتر العادي أو الكيوبتات في الكمبيوتر الكمي.
على سبيل المثال، يمكن لبوابة معينة تعمل على بتتين تغيير حالة البتة، أي تغيير الحالة من 1 إلى 0 أو الحالة من 0 إلى 1، فقط إذا كانت البتة الثانية في الحالة 1، إذا كانت البتة الثانية لا تفعل شيئًا. تشبه البوابات الكمومية البوابات المنطقية في الكمبيوتر باستثناء أنها تعمل على الكيوبتات.
ما هو التشابك الكمي؟
في الفيزياء الكلاسيكية هناك جسيمات، وقد تم تعريفها على أنها أشياء في التوراة، ويتم تحديد حالة النظام من خلال الموقع والزخم (الزخم هو سرعة الجسيم مضروبة في كتلته). لجميع الجزيئات الموجودة في النظام.
في ميكانيكا الكم يتم تحديد حالة النظام من خلال دالة موجية. في بعض الأحيان يمكن فصل النظام ووصفه على أنه حاصل ضرب الدوال الموجية لكل جسيم على حدة، عندما لا يمكن القيام بذلك في النظام المتشابك.
عندما يتشابك زوج من الجسيمات معًا، فإن الإجراء الذي يحدث على الدالة الموجية المشتركة بينهما يؤثر على كليهما معًا. ومن الناحية النظرية، ليس من الممكن حتى الحديث عن زوج من الجسيمات ذات هويات منفصلة.
مرة أخرى، لا توجد أي صلة تقريبًا بين هذه التجربة والكمبيوتر الكمي. وهذا مشابه لشخص يخترع أنبوبًا مفرغًا جديدًا على أمل أن يؤدي هذا الاكتشاف إلى تحسين الكمبيوتر العادي. لجعل الحوسبة الكمومية ممكنة اليوم، هناك حاجة إلى فكرة جديدة تمامًا من شأنها أن تجعل من الممكن سد بعض الفجوات التكنولوجية التي يواجهها المخططون، والأكثر من ذلك، أنه من غير المؤكد نظريًا إمكانية بناء حاسوب كمي.
محاولة قصيرة للإجابة على الأسئلة التي نشأت. سأحاول تقديم التوضيحات بلغة بسيطة وغير رياضية، لذلك قد يؤدي ذلك في بعض الأحيان إلى الإضرار بدقتها.
لقد قام NIST بتجربة المصائد الأيونية والتشابك الكمي لفترة طويلة.
قبل عامين، قفزت NIST وتحدثت عن تشابك ستة أيونات. لقد استولوا على ستة حمامات في منطقة صغيرة. واستخدموا الليزر لمعالجة الأيونات: حيث قام الباحثون بفحص دوران الأيونات. تم ضرب الأيونات بنبضات ليزر ووضعتها في حالة تراكب تدور لأعلى أو تدور لأسفل. يعني أن كل أيون لديه فرصة بنسبة 50 بالمائة للقياس بالدوران لأعلى أو الدوران للأسفل. لكن وفقًا لنظرية الكم، يؤدي القياس دائمًا إلى انهيار في اتجاه واحد: إما هذا أو ذاك. لنفترض أن لدينا ستة حمامات. إذن لدينا 64 مجموعة محتملة من الدورات لأعلى ولأسفل. لكن لم يتم قياس الأيونات في هذه المرحلة من التجربة. وهكذا ظلوا في حالة تراكب. ثم قم بتشابك جميع الأيونات عن طريق تطبيق تذبذبات شعاعي الليزر على جميع الأيونات الستة. وكان الفرق بين تردد شعاعي الليزر مماثلاً تقريبًا لتردد التذبذب الطبيعي للأيونات الستة. أدى هذا إلى إنشاء اقتران لتراكب حالات الدوران مع حركة السلسلة الأيونية ومن ثم تم الحصول على التشابك الكمي للأيونات.
وحاول NIST تحسين التجربة على مدار العامين التاليين. والنتيجة نشرت منذ ثلاثة أيام. إليكم أحدث div منذ ثلاثة أيام:
http://www.nist.gov/pml/div688/microwave-quantum-081011.cfm
المشكلة هي ما يلي. تخيل وضع قرص مضغوط في مشغل DVD بحجم الغرفة. واقتراح الباحثين هو التقليل منه. أولاً سوف نقوم بحل المزيد من المشاكل في الحوسبة الكمومية وبعد ذلك سوف نصل إلى الآيفون الكمي. إرادة قوية…
أتساءل ماذا سيقول العالم ورجل الروح عنها - إنها ليست جديلة، إنها جنية
اقتباس: "البوابات الكمومية تعادل البوابات المنطقية الكلاسيكية التي نستخدمها لإجراء العمليات الحسابية في المعالجات الكمومية".
ما هي البوابات الكمومية؟ هل يختلف منطق الكمبيوتر الكمي عن المنطق الثنائي؟
(منطق الكمبيوتر / الموتر الصغير له موجب / سالب 1/0. ماذا يوجد في الكمبيوتر الكمي؟)
ومع ذلك، خصصت مجلة عنات، مقالًا افتتاحيًا ومقالين لهذا الاكتشاف. ربما هناك شيء لذلك؟
بالنسبة للنبات: العملة هي ذكر وأنثى
آفي لوز
آسف أن يخيب
هذا ما يحدث عندما تترجم مقالاً دون أن تفهمه
ينشر الباحثون تحسينًا شاملاً لمصيدة الأيونات المعروفة من النوع المعتمد على الموجات الدقيقة.
ولكن لا يوجد شيء مثير للاهتمام هنا، فماذا نفعل؟ وصف تطبيقات مصيدة هينيل. أحد التطبيقات هو التشابك الكمي للأيونات المحتجزة، حيث يتطلب التشابك استخدام الليزر حتى لو تم الفخ باستخدام الميكروويف.
إذا كان شخص ما يقرأ ولا يفهم الفروق الدقيقة، فإنه يعتقد أن هناك اختراعًا رائعًا هنا يتيح تقنية النسيج المبتكرة، وإذا كان مبتكرًا، فهناك مقال
مقالة مثيرة للاهتمام،
بالمناسبة "العملات متشابكة" -> "العملات متشابكة"..
مجال مثير للاهتمام وواعد نسمع عنه مرتين في الشهر تقريبًا ومدى التقدم الذي أحرزه. آمل أنه بحلول الوقت الذي أبلغ فيه مائة عام، سيتم بيع أول كمبيوتر كمي (مع ضمان لمدة عام واحد) في العاج.
هل يمكن لأي شخص أن يشرح بإيجاز وبكلمات بسيطة كيفية النسج فعليًا؟ شرح والدي ما هو النسيج وهو أمر مفهوم. كيف يمكنك بالضبط نسج أيونين أو إلكترونين أو أي شيء آخر في أزواج تعمل معًا؟ (مذكور أعلاه أنه باستخدام الليزر أو الموجات الدقيقة في هذه الحالة، لكن هذا التفسير لا يشرح حقًا كيفية النسج ولكن ما الذي يجب نسجه).
تحيات أصدقاء،
عامي بشار