گامی بزرگ در مسیر ساخت کامپیوترهای کوانتومی

از جمله مباحث جذاب مکانیک کوانتومی در این زمینه می توان به انطباق ( یا همان مبحث معروف به گربه شرودینگر در خصوص وجود یک گربه در حالت شبح-گونه زنده یا مرده ) و در هم تنیدگی کوانتومی اشاره کرد. در آزمون صورت گرفته در استرالیا، برای اجرای کد مورد نظر از شیوه در هم تنیدگی کوانتومی استفاده شد. ذرات در هم تنیده به شیوه ای خاص با یکدیگر مرتبط می شوند و خواص آنها، از جمله انرژی و تکانه، به یکدیگر متصل می شوند. اگر خواص یک ذره تغییر کند، مثلا در حین آزمایش ذره متاثر شود، دیگر ذره در هم تنیده شده هم تحت تاثیر قرار می گیرد. نکته عجیب در این رویداد این است که تغییر اعمال شده در ذره دوم به طور کامل آنی اتفاق می افتد و فاصله دو ذره با هم تاثیری در آن ندارد (حتی اگر این دو ذره در دو طرف کل کیهان باشند هم این تاثیر به طور آنی روی می دهد). از این رو در هم تنیدگی می تواند نسبیت خاص را نقض کند. چون در نسبیت خاص اطلاعات نمی توانند با سرعتی بیشتر از سرعت نور منتقل شوند که این موضوع در در هم تنیدگی صادق نیست. از طرفی می دانیم که در واقعیت در هم تنیدگی روی می دهد و نمی توان منکر این انتقال اطلاعات آنی شد!

کامپیوتر های کوانتومی ظرفیت محاسبات را افزایش می دهند. در واقع در این کامپیوتر ها در هر بیت حافظه تعداد بیشتر کارکتر قرار می گیرد و در این صورت ما می توانیم جملات الگوریتم بیشتری را در گنجایش حافظه کمتری قرار دهیم و در نهایت تعداد گام های محاسباتمان را کاهش دهیم. در آزمایش صورت گرفته در استرالیا بین یک هسته اتم فسفر و یک الکترون منفرد در یک تراشه سیلیکونی یک در هم تنیدگی انجام شد. ترکیب یک فسفر و یک الکترون، یک qubit یا بیت کوانتومی می سازند. بیت کوانتومی معادل بیت کامپیوترهای معمولی است. در این آزمایش نشان داده شد که می توان این بیت های کوانتومی را به سادگی تحت کنترل و استفاده قرار داد. یک بیت معمولی می تواند تنها دو حالت 0 و 1 داشته باشد؛ اما در بیت های کوانتومی به دلیل خواص کوانتومی، این دامنه احتمال بسیار بیشتر است و از این رو انتظار می رود که این کامپیوتر ها بسیار قدرتمند تر از کامپیوترهای معمولی باشند. بر اساس گزارش پروفسور آندره مورِلا، رهبر گروه پژوهشی، برای اولین بار امکان نوشتن این کدها در یک ریزتراشه سیلیکونی به وجود آمده است. بدین ترتیب با قرار دادن این ریزتراشه ها در لپ تاپ یا تلفن همراه می توان از خواص کوانتومی و پردازش قدرتمند و سریع آنها استفاده کرد. در این صورت در حوزه مهندسی الکتریکی انقلابی صورت خواهد گرفت. باید دید که تاثیر این موفقیت بزرگ بر زندگی ما به چه صورت خواهد بود.

منبع: سخت افزار