מחקר חדש צמצם את המהירות התיאורטית לגבי המהירותשל העתיד יוכלו להעביר ולעבד מידע.
למערכות יש פוטנציאל לבצע חישובים מסוימים בצורה אקספוננציאלית מהר יותר ממחשבים קלאסיים. ככאלה, הם יכולים להציע יתרונות עצומים לפתרון בעיות מורכבות, כמו חיפוש במאגרי מידע רחבים, פיצוח מודרני, ומידול מערכות בקנה מידה אטומי לפיתוח תרופות.
אבני הבניין הבסיסיות של מחשבים אלה הם סיביות קוונטיות, או קיוביטים. בעוד שקיימים מספר חלקיקים מועמדים, רוב - אם לא כולם - הקיוביטים הם אטומים בודדים.
מידע מאוחסן על הספין המגנטי של חלקיקים אטומיים אלה, שיכול להצביע "למעלה" או "למטה" - מצבים הנחשבים שווה ערך ל-0 ו-1 של קוד בינארי.
חשוב לציין, קיוביטים יכולים לרתום תופעה קוונטית מוזרה הנקראת סופרפוזיציה, המאפשרת לספין להתקיים בשני המצבים בו זמנית. ניתן להרחבהיזדקק לאלפי קיוביטים אלה שיעבדו יחד על פני מרחקים משתנים. חלקיקים אלה היו מעבירים מידע במהירות לקיוביטים אחרים באמצעות תופעה אחרת המכונה.
השאלה היא, באיזו מהירות מידע יכול לנוע בין חלקיקים, שמתפרסים על פני מרחקים משתנים, באמצעות הסתבכות?
"תוצאות קודמות הצביעו על כך שהזמן הדרוש להתפשטות ההסתבכות במערכת יכול להיות קטן מאוד כאשר אינטראקציות בין קיוביטים הן ארוכות טווח, מה שמותיר אפשרות פתוחה של העברה מהירה מאוד של מידע כאשר האינטראקציות הן ארוכות טווח", מייקל פוס-פייג. , פיזיקאי במכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה (NIST)אמר לג'רמי הסו ב-IEEE Spectrum.
"התוצאה שלנו מציבה מגבלה הדוקה יותר על כמה זמן אתה צריך להפיץ מידע והסתבכות על פני מערכת בגודל נתון."
התוצאה של הקבוצה, שהייתה לאחרונהפורסםביומןמכתבי סקירה פיזית, מתבסס על שני מאמרים שחקרו בעבר את מגבלת המהירות התיאורטית של מחשוב קוונטי.
הנייר ראשון, שפורסם ב-1972, גילה מגבלת מהירות סופית למהירות שבה קיוביטים יכולים להחליף מידע, אם הם היו מסוגלים לעשות זאת רק עם הקיוביט שליד, על פני מרחקים קצרים יחסית. כְּמוֹHsu מציין עבור ספקטרום IEEE, מגבלה זו ידועה בשםליב-רובינסון גבולות.
המחקר שני, שפורסם ב-2005, התעניין באיזו מהירות קיוביטים יכולים לתקשר עם קיוביטים שאינם שכנים, על פני מרחקים גדולים יותר - שיקול חשוב למערכות קוונטיות שצריכות לקשר בין רכיבים שונים. זה הציע שאינטראקציות בטווחים ארוכים יותר עשויה למעשה לגרום להגבלת מהירות מהירה יותר.
"התוצאות הללו מרמזות שמחשב קוונטי עשוי לפעול ממש מהר, הרבה יותר מהר ממה שמישהו חשב שאפשר", אמר פוס-פייג בכתבההודעה לעיתונות"אבל במהלך העשור הבא, אף אחד לא ראה שום ראיה לכך שהמידע באמת יכול לנוע כל כך מהר".
מדידת המהירות של אינטראקציות קוונטיות היא קצת כמו לסדר דומינו ולתזמון כמה זמן לוקח לתגובת השרשרת עד שהאחרון נופל למטה. פיזיקאים החוקרים את ההיבט הזה של העולם הקוונטי לעתים קרובות מסדרים כמה חלקיקים וצופים באיזו מהירות שינוי הספין של החלקיק הראשון משפיע על זה הרחוק ביותר בקו.
צוות ה-NIST ניתח שנים של מחקר כדי להראות שמגבלת המהירות שחזו במחקר משנת 2005 הייתה גדולה מדי, ופיתח תיאוריה מתמטית חדשה, המגבילה כמה מהר מידע קוונטי יכול לנוע באמצעות אינטראקציות ספין-מצב.
"ככל שיש לנו אילוץ הדוק יותר, כך ייטב, כי זה אומר שיהיו לנו ציפיות מציאותיות יותר לגבי מה שמחשבים קוונטיים יכולים לעשות."אומרת פוס-פייג.
הצוות עובד כעת על חידוד תחזיות הגבלת המהירות שלו, אבל כמוHsu מסביר עבור ספקטרום IEEE, יש אזהרה לעבודה: "החישובים שלהם מבוססים על ההנחה שאינטראקציות של הסתבכות ארוכות טווח מתפוררות בקצב מסוים. אם יחסי ההסתבכות אינם מתפוררים כלל עם המרחק, קיוביט יכול באופן תיאורטי להעביר מידע באופן מיידי אל עוד קיוביט רחוק מאוד."
אם זה היה המקרה, ייתכן שמחשבים קוונטיים עדיין הם שדי מהירות.
מָקוֹר:ספקטרום IEEE
