Luglio 22, 2024

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I circuiti basati sui cristalli temporali possono porre fine agli errori di calcolo

I circuiti basati sui cristalli temporali possono porre fine agli errori di calcolo

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Un trio di fisici propone di utilizzare circuiti stampati basati su cristalli temporali per risolvere i problemi di errore persistente dei computer quantistici. Ciò consentirebbe di stabilizzare i qubit in modo sufficiente da ridurre al minimo il degrado dei loro stati quantistici, e quindi delle informazioni che contengono.

Sebbene promettano di rivoluzionare l’elaborazione delle informazioni, l’implementazione dei computer quantistici incontra notevoli difficoltà. Sebbene la maggior parte di essi sia superabile, uno, in particolare la vulnerabilità agli errori, fa riflettere i ricercatori.

Infatti, i qubit sono molto fragili e difficili da stabilizzare. I loro stati quantistici possono cambiare al minimo “rumore” quando interagiscono tra loro durante l’esecuzione dei calcoli. Ciò provoca un processo di decoerenza che rende illeggibili i risultati nonché la perdita delle informazioni memorizzate prima della fine dell’esecuzione dell’attività. Questa decoerenza porta a errori nei sistemi di calcolo quantistico. Si stima che i migliori computer quantistici producano in media un errore ogni mille operazioni, un dato non trascurabile rispetto ai computer classici.

In un nuovo sforzo per risolvere questi problemi di errore, i ricercatori della Jagellonian University (in Polonia) e della Swinburne University of Technology (in Australia) propongono una tecnica che consentirebbe ai qubit di interagire tra loro senza modificare i loro stati quantistici. Concept – dettagliato sul server di prestampa arksif— Si basa sull’utilizzo di circuiti stampati basati su cristalli temporali.

Interazioni tra qubit senza modificare gli stati quantistici

I cristalli temporali sono strutture periodiche nel tempo e nello spazio. A differenza delle loro controparti esclusivamente spaziali, queste strutture formano spontaneamente modelli ricorrenti nello spazio e nel tempo. Mentre i cristalli sono caratterizzati da complessi e ripetitivi schieramenti di atomi, i cristalli del tempo contengono schemi di movimento periodico. In altre parole, reti che si ripetono nel tempo. Questi cristalli possono essere creati attraverso sistemi di azionamento ciclico.

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Dalla loro scoperta, sono state esplorate domande su come utilizzare le strutture cristalline del tempo e se il loro potenziale applicativo sia maggiore di quello della cristallografia convenzionale. Gli studi hanno dimostrato, ad esempio, che permette di osservare diversi comportamenti strani della materia, come la localizzazione di Anderson (l’assenza di propagazione delle onde in un mezzo turbolento).

Recentemente è stato suggerito che la loro speciale composizione li renda candidati ideali per la stabilizzazione dei qubit. In particolare, uno studio precedente aveva dimostrato che un cristallo temporale potrebbe fungere da regolatore per mantenere i qubit in uno stato di fluttuazione temporale controllata. Da parte loro, i ricercatori del nuovo studio suggeriscono che la sua struttura cristallina potrebbe fungere da circuito stampato all’interno del quale i qubit potrebbero ruotare senza perdere informazioni.

Il circuito dipendente dal tempo sarà costituito da atomi estremamente freddi che si muovono secondo schemi ripetitivi attraverso un motore di risonanza. Per risonanza si intende un fenomeno per cui determinati sistemi fisici (elettrici, meccanici, ecc.) possono essere particolarmente influenzati da determinate frequenze. Il tunneling atomico tra diversi siti di contatto consentirebbe ai qubit di interagire tra loro senza modificare i loro stati quantistici. Ciò significa che i qubit saranno sparsi e costantemente in movimento.

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I nostri risultati indicano che le limitazioni incontrate nella costruzione di dispositivi che utilizzano cristalli spaziali convenzionali possono essere superate adottando strutture cristalline time-lapse. “, hanno scritto i ricercatori nel loro rapporto.

Cristalli del tempo

Circuito orario. (UN) : I pacchetti d’onda che si sviluppano lungo il percorso di risonanza possono essere trattati come stati reticolari.
(B) : I pacchetti d’onda evolvono periodicamente come gli stati di un reticolo 2D. Utilizzando un raggio laser ampio e avendo solo due raggi laser focalizzati (Figura 1b), è possibile produrre tutti i tunnel adiacenti all’array 2D. © Krzysztof Gergel et al.

D’altra parte, il circuito consentirebbe ai qubit distanti di interagire tra loro in un modo che non sarebbe possibile con gli attuali computer quantistici, consentendo calcoli più complessi. Inoltre, “poiché tutte le comunicazioni tra i siti possono essere controllate, è possibile produrre un’ampia gamma di dispositivi quantistici, da strutture mono, bi, tridimensionali o multidimensionali a oggetti più esotici che possono essere tutti collegati in luoghi diversi”. .” In modo arbitrario”.

Tuttavia, costruire un computer quantistico con un circuito stampato così temporaneo richiede ancora diversi anni di ricerca e sperimentazione, specificano i ricercatori. Tuttavia, la disponibilità di alcuni tipi di cristalli temporali per scopi sperimentali potrebbe accelerare questo sviluppo. Gli esperti sottolineano inoltre che i cristalli di potassio ultrafreddi potrebbero essere un ottimo modo per iniziare gli esperimenti.

fonte : arksif