بوابة الكم الجديدة مصنوعة من ثلاثة وحدات

يبني الباحثون لبنة مهمة في أجهزة الكمبيوتر الكمومية المستقبلية

قراءة بصوت عال

يجري الآن البحث عن لبنة مهمة أخرى لجهاز الكمبيوتر الكمومي في المستقبل من قبل الباحثين في المختبر لأول مرة: بوابة الحوسبة المصنوعة من ثلاثة وحدات ، ما يسمى بوابة Toffoli. يقومون بالإبلاغ عنها في مجلة "رسائل المراجعة الفيزيائية".

{} 1R

تسمح قوانين ميكانيكا الكم لأجهزة الكمبيوتر الكمومية بمعالجة المعلومات بشكل أسرع وأكثر كفاءة من آلات الحوسبة التقليدية. حتى أصعب الخوارزميات تؤديها في بضع خطوات فقط. اللبنات الأساسية لأجهزة الكمبيوتر الكمومية هي البوابات (العمليات الحسابية) مع واحد أو أكثر من البتات الكمومية (البتات).

الحالة الكمومية للذرة

حتى مع عمليات أحادية النواة وعملية ثنائية النواة ، من الممكن إجراء تجارب أساسية في عالم الفيزياء الكمومية. وقد أثبت الباحثون بقيادة راينر بلات من معهد الفيزياء التجريبية بجامعة إنسبروك ومعهد البصريات الكمومية والمعلومات الكمية (IQOQI) هذا الأمر بشكل مثير للإعجاب في السنوات الأخيرة.

على سبيل المثال ، في عام 2005 ، تمكنوا من نقل الحالة الكمية للذرة بطريقة خاضعة للتحكم الكامل إلى ذرة ثانية للمرة الأولى. في العام السابق ، نفذ العلماء مبادلة حتمية التشابك لأول مرة. عرض

بوابة ثلاثة مشعات

على الرغم من أنه يمكن تحقيق جميع الخوارزميات الممكنة من خلال بوابات كمية من واحد أو اثنين من البتات ، في حالة المهام الأكثر تعقيدًا ، يؤدي هذا بسرعة إلى حدود في التطبيق العملي. بالإضافة إلى البوابات المكونة من واحد إلى اثنين بوابات الموجودة بالفعل في المختبر ، كان مجتمع البحث الدولي يبحث عن بوابة للحوسبة تتكون من ثلاثة وحدات بت.

وقد تحقق ذلك من قبل علماء الفيزياء التجريبية في إنسبروك مع ثلاثة أيونات الكالسيوم محاصرين في فخ ، كل منها يمثل qubit. يتم تبديل البايت المستهدف لبوابة Toffoli فقط إذا وصلت كلتا كميت التحكم إلى القيمة "1" - في جميع الحالات الأخرى بقي البايت المستهدف دون تغيير.

خطوة أساسية في الطريق إلى الكمبيوتر الكم

لا تؤدي هذه البوابة الجديدة إلى زيادة نطاق البوابات الكمومية المتوفرة في المختبر فحسب ، بل تزيد من كفاءتها أيضًا. "من أجل تحقيق بوابة Toffoli بطريقة تقليدية ، يجب ربط ست عمليات تحويل محكومة معًا" ، يوضح الفيزيائي التيرولي الصاعد توماس مونز الذي شارك في التجربة. "بالمقارنة ، فإن بوابة التوفولي أسرع بثلاث مرات ولديها معدل خطأ أقل."

وفقًا للباحثين ، يمكن استخدام البوابة في تحقيق طرق تصحيح الأخطاء الكمومية أو تحلل عامل أولي ميكانيكي الكم وتمثل لبنة أساسية أساسية للحاسوب الكمومي في المستقبل.

(معهد البصريات الكمومية والمعلومات الكمية (IQOQI) ، 30.01.2009 - DLO)