התקן מחשב קוונטי חדש מנצל פרצה בסיבתיות

חוקרים בפינלנד מצאו דרך לעשות בצורה מהימנהמחשבים קוונטיים- טכנולוגיה שמיועדת אליהלחולל מהפכה בתחום המחשובבשנים הקרובות - חזק עוד יותר. וכל מה שהם היו צריכים לעשות זה לזרוק את השכל הישר מהחלון.

אתה כמעט בוודאות קורא את המאמר הזה במחשב קלאסי - שכולל את כל הטלפונים, המחשבים הניידים והטאבלטים - כלומר, המחשב שלך יכול לעשות רק דבר אחד בכל פעם. הוא קורא סיביות אחת, ואז את הסיביות הבאות, ואז את הסיביות הבאות, וכן הלאה. הקריאה היאמהיר ומשלב מיליונים או מיליארדים או טריליונים של ביטים כדי לתת לך את מה שאתה רוצה, אבל הביטים תמיד נקראים ומשמשים לפי הסדר.

אז אם המחשב שלך מחפש את הפתרון לבעיה, הוא מנסה תשובה אחת (אצווה מסוימת של אחדות ואפסים), בודק כמה רחוקה התוצאה מהמטרה, מנסה תשובה אחרת (אצווה אחרת), וחוזר על עצמו. עבור בעיות מסובכות, תהליך זה יכול לקחת זמן רב להפליא. לפעמים, זה טוב. כפל חכם מאוד מאבטח את חשבון הבנק שלך, ופותרי משוואות מהירים יותר או יעילים יותרלשים את זה בסכנה.

אבל יש מקרים אחרים - כמו כשביוכימאים רוצים לנסות 1,000 תרכובות על תא מסוים - שבהם זה יהיה נחמד לתת למחשב את כל האפשרויות בבת אחת ולהחזיר אותו במהירות שיש להם את סיכויי ההצלחה הטובים ביותר.

זה המקום שבוהיכנסו. במקום לנסות ברצף סטים בודדים של אחדות ואפסים, הם יכולים לנסות את כל הסטים - כל הפתרונות לבעיה - ביעילות בבת אחת. הם עושים זאת על ידיניצול הסתבכות, שבו זוגות או קבוצות של אטומים (או פוטונים) מקושרים זה לזה בצורה מיוחדת שגורמת להם לפעול כמו מערכת אחת שעושה פעולה אחת. זוגות האטומים מרכיבים קיוביטים, שהם אנלוגים קוונטיים של ביטים.

במהלך חישוב, כל עוד האטומים נשארים מסובכים, הקיוביטים משתמשים בו זמנית בכל שילוב אפשרי של אחדות ואפסים שמספר שווה של סיביות יכול להחזיק. הם בוחנים את כל האפשרויות הללו ומסתפקים באחת הטובה ביותר. ואז האנרגיה (או ספין, אומה שאתה רוצה, אבל בואו נצמד לאנרגיה) של כל קיוביט נמדד.

לאטומים יש אנרגיות בדידות, אז קיוביט עם אנרגיה נמדדת נמוכה ייקרא 0, ואחד ברמה למעלה יהיה 1. מדידה הורסת את, אבל זה חושף את הפתרון.

אבל למה לעצור ב-0 ו-1? אם כל אחד מהאטומים היה יכול לחפש ערכים נוספים, המחשב יוכל לבדוק אפשרויות נוספות בבת אחת. אז מדענים החלו לבחון קווטריטים, שבהם יש שלוש אפשרויות: 0, 1 ו-2, או אנרגיה נמוכה, אנרגיה בינונית ואנרגיה גבוהה. קשה להגדיר קוטריטים, אבל סידור יציב יביא למחשב חזק במיוחד.

זה המקום שבו חוקרים בראשות סורין פאראנו מאוניברסיטת אלטו בפינלנדלְהִכָּנֵס.מפרסם בתקשורת טבע,הצוות מתאר כיצד הם עשו קווטריטיםעל ידי ירי שני פעימות אור לעבר קבוצה של אטומים סבוכים. דופק אחד לקח אותם מהאנרגיה הנמוכה ביותר (0) למדרגה מעליה (1), ודופק אחר הרים אותם משם לאנרגיה גבוהה יותר (2). הפולסים אפשרו לאטומים לגשת לכל שלוש האנרגיות, מה שהפך אותם לקווטריטים.

אם האטומים ישבו באנרגיה האמצעית זמן רב מדי, היה להם סיכוי טוב להתפרק. זה היה מסיים את הניסוי מיד. אז הצוות של פאראנו עשה משהו מוזר: הם שלחו את הפולסים בסדר הלא נכון. תחילה הגיע הדופק להביא את האטומים מ-1 ל-2, ואז זה שיעביר אותם מ-0 ל-1. זה כמו יציאה ממקום חניה על ידי יציאה תחילה קדימה.

ברור שלא תעשה את זה כי אתה מבין סיבתיות. אתה יודע שאתה צריך לגבות לפני שיהיה לך מקום להתקדם.

לאטומים לא אכפת. כשהדופק הראשון פגע בהם, הם התחילו לחפש את כל האנרגיות האפשריות שהם יכלו ללכת אליהן בגלל זה, ואז הם התייצבו במסלול הטוב ביותר אחרי הפגיעה השנייה - למרות שהם לא יכלו לדעת שהשני פועל דרכו כשהגיע הראשון. הם דילגו על ישיבה ב-1 לכל זמן בכלל והמשיכו ישר ל-2, שם הם היו הרבה יותר יציבים. ברגע שהם היו ב-2, חישובים יכולים להתחיל.

זה נראה בלתי אפשרי, אבל זה פשוטמכניקת קוונטים. הביאו את עתיד המחשוב.