ایتنا - در حال حاضر، دقت رایانه‌های کوانتومی توسط عوامل دیگر، به عنوان مثال دقت اجزای مورد استفاده یا میدان‌های الکترومغناطیسی، محدود شده است. اما محاسبات ما همچنین نشان می‌دهد که امروز از رژیمی که در آن محدودیت‌های اساسی سنجش زمان نقش تعیین‌کننده را ایفا می‌کند، فاصله چندانی نداریم.
يکشنبه ۱۹ آذر ۱۴۰۲ ساعت ۰۶:۲۹
براساس گمانه‌زنی‌ها؛
کشف محدودیتی عجیب برای عملکرد کامپیوترهای کوانتومی
با اینکه این مساله خیلی مهم نیست، اما توانایی ما برای رشد سیستم‌های مبتنی بر عملیات کوانتومی از نمونه‌های اولیه آزمایشی به غول‌های عملی با کارائی عظیم به این بستگی دارد که چگونه بتوانیم به‌طور قابل‌اطمینانی روزها را به بخش‌های هرچه ظریف‌تر تقسیم کنیم. این شاهکاری است که محققان می‌گویند به طور فزاینده‌ای چالش‌برانگیزتر خواهد شد.
چه با زمزمه‌های می‌سی‌سی‌پی ثانیه‌ها را بشمارید و چه آنها را با نوسان آونگی یک الکترون در محدوده اتمی تقسیم کنید، اندازه‌گیری زمان به محدودیت‌های خود فیزیک محدود می‌شود.
یکی از این محدودیت‌ها شامل تفکیک‌پذیری است که می‌توان با آن زمان را تقسیم کرد. به عنوان مثال، اندازه‌گیری‌های هر رویداد کوتاه‌تر از 5.39 x 10-44ثانیه با تئوری‌های مربوط به عملکردهای پایه کیهان مغایرت دارد. به عبارت دیگر چنین سنجشی کاملاٌ بی‌معناست.
با این حال، حتی قبل از اینکه به آن مرز سخت در محدودیت زمان برسیم، فیزیکدانان فکر می‌کردند که برای ادامه اندازه‌گیری واحدهای کوچکتر ناچار به تحمل سختی‌های بزرگی هستیم.
دیر یا زود هر ساعتی از کار می‌افتد. آونگ کند می‌شود، باتری تمام می‌شود، لیزر اتمی نیاز به تنظیم مجدد پیدا می‌کد. این صرفاً یک چالش مهندسی نیست - حرکت زمان به خودی خود یکی از ویژگی‌های پیشرفت کیهان از یک حالت بسیار منظم به یک آشفتگی درهم‌تنیده و پر هرج و مرج در چیزی است که آنتروپی نامیده می‌شود.
مارکوس هوبر، نویسنده ارشد، مهندس سیستم که رهبری یک گروه تحقیقاتی در تقاطع اطلاعات کوانتومی و ترمودینامیک کوانتومی در دانشگاه فناوری وین را بر عهده دارد، می‌گوید: اندازه‌گیری زمان همیشه با آنتروپی ارتباط دارد.
هوبر و تیمش در قضیه‌ای که اخیراً منتشر شده‌اند، منطقی را ارائه می‌کنند که آنتروپی را به‌عنوان یک پدیده ترمودینامیکی با تفکیک‌پذیری مرتبط می‌کند، و نشان می‌دهد که اگر انرژی بی‌نهایتی در نوک انگشتان خود نداشته باشید، ساعت شما در نهایت با مسائل مرتبط با دقت مواجه می‌شود.
یا همانطور که نویسنده ارشد این مطالعه، فیزیکدان نظری فلوریان مایر، می‌گوید: «این بدان معناست که یا ساعت به سرعت کار می‌کند یا به دقت کار می‌کند - هر دو به طور همزمان ممکن نیستند».
تحقیقات زیادی برای کشف پتانسیل خطا در فناوری کوانتومی ناشی از یک جهان پر سر و صدا و ناقص انجام شده است. به نظر می رسد این اولین باری است که محققان به فیزیک زمان‌سنجی خود به عنوان یک مانع بالقوه نگاه می‌کنند.
مارکوس هوبر، یک مهندس سیستم که رهبری یک گروه تحقیقاتی در تقاطع اطلاعات کوانتومی و ترمودینامیک کوانتومی در دانشگاه فناوری وین را بر عهده دارد، می‌گوید: «در حال حاضر، دقت رایانه‌های کوانتومی توسط عوامل دیگر، به عنوان مثال دقت اجزای مورد استفاده یا میدان‌های الکترومغناطیسی، محدود شده است. اما محاسبات ما همچنین نشان می‌دهد که امروز از رژیمی که در آن محدودیت‌های اساسی سنجش زمان نقش تعیین‌کننده را ایفا می‌کند، فاصله چندانی نداریم.»
احتمالاً پیشرفت‌های دیگر در محاسبات کوانتومی باعث بهبود پایداری، کاهش خطاها و «خرید زمان» برای دستگاه‌های بزرگ‌تر برای عملکرد بهینه می‌شود. اما اینکه آیا آنتروپی حرف آخر را در مورد اینکه کامپیوترهای کوانتومی چقدر قدرتمند می‌توانند داشته باشند خواهد گفت یا نه، تنها زمان مشخص خواهد کرد.
این تحقیق در Physical Review Letters منتشر شده است.
کد مطلب: 75876
