Qubits yerine Quudet: Yeni Kuantum Bilgisayar Simulas Temel Parçacıklar
Kuantum bilgisayarlar genellikle klasik ve genişleyen bitler fikrine dayanır: kuantum bitleri sadece 0 ve 1 koşullarını değil, aynı zamanda bu değerlerin örtüşmesini de kabul edebilir. Innsbruck Üniversitesi Martin Ringbauer ve Waterloo Üniversitesi, Kanada'dan Christine Muschik çevresinde bir araştırma ekibi şimdi başka bir yol olduğunu gösteriyor. Birlikte, sözde Quid'e dayanan alternatif bir kuantum bilgisayar formu geliştirdiler ve bu nedenle temel parçacıkların fiziğinden bir problemi simüle ettiler. Sonuçları Nature Physics Journal'da yayınladınız.
Kubitten quids'e
Çeyrekler, ikiden fazla farklı koşul alabilen kuantum sistemleridir. Aslında, bu çoğu kuantum sistemi için geçerlidir ve quitz 0 ve 1 durumlarını kodlamak için yeterince izole edilmiş iki durumun seçimi önemli bir çaba gerektirir. Quid, daha az bileşenle daha fazla bilgi depolamak için bu ek koşulları kullanın ve bu nedenle daha kompakt cihazlarla daha karmaşık problemleri çözün. Bununla birlikte, aynı zamanda, Quid kubitten daha az olgundur ve onları tedavi etmek daha zordur.
Innsbruck ve Waterloo araştırma ekibi, deneylerinde yakalanan iyonları kullanıyor, bu da Quonta'ya dayalı kuantum bilgisayarlar oluşturmak için kullanılan aynı teknik. Qubits yerine, Avusturya-Kanada takımı quats ve dörtlü veya üç veya beş koşulda sistemlerle çalışır.
Karmaşık parçacıkların fiziği
Ek koşullar, parçacık fiziğinde meydana gelen karmaşık alanların daha verimli bir simülasyonuna izin verir. Temel parçacıklar ve bunların etkileşimleri üzerine yapılan araştırma, evrenin temel mekanizmalarını deşifre etmek için çok önemlidir. Standart parçacık fiziği modeli, onları alan önerileri olarak temsil eden bu parçacıkları ve kuvvetleri tanımlar. Günlük yaşam için en alakalı kuantum alanlarının teorisi, elektromanyetizma fenomenlerinin tanımladığı kuantum elektrodinamiğidir: elektrik ve ışıktan bir araya gelen kuvvetlere.
Partikül hızlandırıcıları üzerindeki deneylere ek olarak, bilim adamları esas olarak alan teorisini keşfetmek için karmaşık bilgisayar simülasyonlarını kullanırlar. Bununla birlikte, bunlar genellikle klasik süper bilgisayarın becerilerini aşar. Bu esas olarak, söz konusu alanların çok boyutlu alanda çeşitli güçlü yönleri ve yönleri alabilmesinden kaynaklanmaktadır. Kuantum bilgisayarlar burada belirleyici bir avantaj sağlayabilir. Çalışmanın ilk yazarı Michael Meth, “Yaklaşımımız doğada da meydana gelen alanların doğal bir temsiline izin veriyor” diyor. “Bu sorunu basitleştiriyor.”
Deneysel fizikçi Martin Ringbauer ve Innsbruck ekibi yeni bir kuantum bilgisayar türü inşa etti.
(Resim: Innsbruck Üniversitesi)
Zaten 2016 yılında, Innsbruck bilim adamları parçacıkların anti-parçacıklarının oluşumunu gösterdiler. Waterloo çalışması başkanı Christine Muschik, “O zamanlar, alanların açıkça simüle edilmemesi gereken tek boyutlu bir alanda çalıştık.” Şimdi ekip odanın ilk iki boyutlu simülasyonunu sunuyor. “Kombinasyona ek olarak, manyetik bir alanın yaratılışını da görüyoruz ve bir boyutta böyle bir şey yok.”
Parçacık fiziğinde bir pencere
Çalışma, daha küçük parçacıkların diğer fenomenlerini incelemek için yeni fırsatlar açmayı amaçlamaktadır. Bu, örneğin, atom çekirdeğinde meydana gelen güçlü etkileşimi içerir. Bu, kuarkların protonlar ve nötronlar gibi ağır parçacıklar oluşturduğu anlamına gelir. Innsbruck'un çalışması başkanı Martin Ringbauer, “Kuantum bilgisayarlar bize temel parçacıklar dünyasında yeni bir pencere veriyor” diyor. “Qdit yaklaşımı ile bu sistemler parçacıklardaki büyüleyici açık soruları incelemek için uyarlanmıştır.”
(spa)