วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีสามารถปฏิวัติได้ด้วยคอมพิวเตอร์ควอนตัม แต่การสร้างอุปกรณ์เหล่านั้นจากอุปกรณ์โซลิดสเตตนั้นไม่ใช่เรื่องง่าย Robert W Keyes จากฝ่ายวิจัยของ IBM สรุปความท้าทายในการปรับขนาดเทคโนโลยีตั้งแต่การทดลองในห้องปฏิบัติการไปจนถึงอุปกรณ์ที่ใช้งานได้จริงการประมวลผลด้วยควอนตัมเป็นวิธีการใหม่ที่น่าสนใจในการประมวลผล ซึ่งได้รับความสนใจอย่างมาก
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา
ความสนใจนี้ส่วนใหญ่มีสาเหตุมาจากการค้นพบอัลกอริทึมควอนตัมที่ไม่ใช่แบบคลาสสิก ซึ่งอาจทำให้ปัญหาที่ยากจะแก้ได้ เช่น การแยกตัวประกอบจำนวนมากๆ ได้รับการแก้ไข ในการคำนวณแบบควอนตัม ลำดับที่ตรงไปตรงมาของเลขฐานสองหรือ “บิต” ที่ให้บริการการคำนวณได้ดีมานานกว่าครึ่งศตวรรษ
จะถูกละทิ้งไป คอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ใช้งานได้ใช้ระบบทางกายภาพที่สามารถอยู่ในสถานะควอนตัมหนึ่งในสองสถานะ – แทน “0” และ “1” – เรียกว่าควอนตัมบิตหรือ “คิวบิต” แต่กลศาสตร์ควอนตัมยังอนุญาตให้วาง qubits เหล่านี้ในการซ้อนทับของทั้งสองสถานะ ตามหลักการแล้ว
การซ้อนสถานะของชุดคิวบิตจำนวนมากสามารถบรรจุข้อมูลจำนวนมหาศาลได้การคำนวณด้วยควอนตัมนำวิวัฒนาการของการซ้อนทับไปสู่สถานะสุดท้ายที่มีผลลัพธ์ที่ขึ้นอยู่กับข้อมูลดั้งเดิมทั้งหมด เช่น จำนวนที่ต้องแยกตัวประกอบ ปฏิสัมพันธ์ที่ไม่ต้องการ (นอกเหนือจากระหว่าง qubits)
ขัดจังหวะวิวัฒนาการที่วางแผนไว้ของฟังก์ชันคลื่นและเป็นที่รู้จักกันในชื่อ “ความไม่สัมพันธ์กัน”คอมพิวเตอร์ควอนตัมอันทรงพลังที่สามารถตระหนักถึงศักยภาพที่โดดเด่นของควอนตัมคอมพิวเตอร์นั้นต้องการอย่างน้อยหลายพันคิวบิต แล้วเราจะสร้างอุปกรณ์ดังกล่าวได้อย่างไร? ทางออกที่ชัดเจน
คือการหันไปใช้เทคโนโลยีโซลิดสเตต ซึ่งเป็นวิธีการที่ได้รับการยอมรับอย่างดีสำหรับการผลิตอุปกรณ์ขนาดเล็กที่ซับซ้อนจำนวนมาก นักวิจัยหลายคนกำลังเดินตามเส้นทางนี้อยู่แล้วและกำลังดำเนินการเกี่ยวกับโซลิดสเตตคิวบิตซึ่งถือเป็นโบนัสที่ได้เปิดพื้นที่ใหม่ๆ มากมายในฟิสิกส์ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง
การทดลองที่มุ่งสร้าง
qubits ได้ช่วยให้เราเข้าใจถึงส่วนต่อประสานระหว่างกลศาสตร์ควอนตัมและโลกขนาดมหึมา แม้ว่าการวิจัยนี้จะได้รับการสนับสนุน แต่ฉันเชื่อว่าอุปสรรคในเส้นทางสู่ความสำเร็จในคอมพิวเตอร์ควอนตัมขนาดใหญ่ได้ถูกยกเลิกอย่างรวดเร็วเกินไป ประวัติ 40 ปีของเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์สำหรับคอมพิวเตอร์
ชี้ให้เห็นว่าเป็นเรื่องยากที่จะสร้างอุปกรณ์จำนวนมากที่เหมือนกันเพียงพอที่จะตอบสนองความต้องการที่เข้มงวดของคอมพิวเตอร์ควอนตัม ปัญหาคือ qubits โซลิดสเตตที่มีชื่อเหมือนกันมักจะแตกต่างกันทางกายภาพ แม้ว่านักฟิสิกส์บางคนจะรับรู้ถึงความยากลำบากนี้ แต่ฉันคิดว่ามีอีกหลายคนที่ไม่ได้ชื่นชม
การทดลองคอมพิวเตอร์ควอนตัมทั้งหมดจนถึงปัจจุบันใช้คิวบิตที่สร้างจากนิวเคลียสของอะตอม ซึ่งค่อนข้างแยกออกจากสภาพแวดล้อม ดังนั้นจึงมีการป้องกันบางส่วนจากความไม่สัมพันธ์กัน คอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ทันสมัยที่สุดที่สร้างขึ้นจนถึงตอนนี้ถูกสร้างขึ้นเมื่อปีที่แล้ว
โดย Isaac Chuang และเพื่อนร่วมงานของเขาที่ Stanford University และ IBM’s Almaden Research Center ในแคลิฟอร์เนีย Chuang และเพื่อนร่วมงานของเขาสามารถแยกตัวประกอบของจำนวน 15 ได้โดยใช้สารละลายของโมเลกุลที่สังเคราะห์ขึ้นเป็นพิเศษซึ่งมีนิวเคลียสครึ่งสปิน 7 อัน
นิวเคลียสทั้งเจ็ดทำหน้าที่เป็นคิวบิตเมื่อสนามแม่เหล็กถูกนำไปใช้กับโมเลกุลเพื่อสร้างสถานะที่แตกต่างกันสองสถานะ นิวเคลียสมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกันผ่านการสัมผัสกับฟังก์ชันคลื่นอิเล็กทรอนิกส์ของโมเลกุล ในขณะที่ทิศทางของนิวเคลียสถูกควบคุมโดยใช้เทคนิคนิวเคลียร์แมกเนติกเรโซแนนซ์
(NMR) สเปกโทรสโกปี
ทีมงานของ Chuang สามารถเตรียมโมเลกุลบางส่วน ซึ่งแต่ละโมเลกุลทำหน้าที่เป็นคอมพิวเตอร์ควอนตัมเข้าสู่สถานะเริ่มต้นที่ต้องการได้ ด้วยการให้โมเลกุลสัมผัสกับลำดับของคลื่นวิทยุที่กำหนดเวลาอย่างแม่นยำที่ความถี่ที่เลือกอย่างระมัดระวัง ลำดับเพิ่มเติมของพัลส์ทำหน้าที่เป็นควอนตัมลอจิกเกต
ที่ทำให้นิวเคลียสโต้ตอบกันเพื่อสร้างผลลัพธ์เชิงตรรกะ ในกรณีนี้คือปัจจัยของหมายเลข 15การคำนวณด้วยโมเลกุลในสารละลายเหล่านี้เป็นแรงทัวร์เดอแรงที่แท้จริงที่อาศัยความแม่นยำเป็นพิเศษของเทคโนโลยี NMR ความถี่หลายร้อยเมกะเฮิรตซ์ถูกเลือกด้วยความละเอียดเพียงไม่กี่เฮิรตซ์
ในขณะที่สนามแม่เหล็กจะต้องเป็นเนื้อเดียวกันภายในหนึ่งส่วนในพันล้าน ช่วงเวลาของการโต้ตอบและรูปร่างพัลส์ของรังสีความถี่สูงก็ต้องควบคุมอย่างเข้มงวดเช่นกัน จากสารละลายเป็นของแข็งอย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าการคำนวณโดยใช้นิวเคลียสของอะตอมในโมเลกุลจะถูกจำกัดไว้ที่ไม่กี่คิวบิต
หรืออาจมากถึงสิบ ปัญหาคือการขยายการคำนวณควอนตัมจากนิวเคลียสอะตอมในโมเลกุลไปยังนิวเคลียสอะตอมในของแข็งนั้นไม่ใช่เรื่องง่าย นับตั้งแต่มีการคิดค้นวงจรรวมในทศวรรษที่ 1950 อุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ได้พัฒนาวิธีการที่ซับซ้อนยิ่งขึ้นสำหรับการผลิตโครงสร้างขนาดเล็ก
และซับซ้อน วัสดุได้รับการบำบัดด้วยความร้อน สัมผัสกับสารตั้งต้นและสะสมบนพื้นผิว อย่างไรก็ตาม การสร้างโครงสร้างที่ทำซ้ำได้อย่างแม่นยำด้วยเทคนิคเหล่านี้ทำได้ยาก ตัวอย่างเช่น การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยของอุณหภูมิในวัสดุพิมพ์อาจนำไปสู่ความแตกต่างระหว่างอุปกรณ์ที่มีชื่อเรียกที่เหมือนกัน
บนวัสดุพิมพ์ ของแข็งที่แท้จริงที่ได้รับการประมวลผลสำหรับการใช้งานทางอิเล็กทรอนิกส์นั้นค่อนข้างแตกต่างจากผลึกในอุดมคติของทฤษฎีโซลิดสเตต คุณสมบัติของมันจะแตกต่างจากอุปกรณ์หนึ่งไปยังอีกอุปกรณ์หนึ่ง และจะมีลักษณะเฉพาะที่ทราบกันในขอบเขตที่แน่นอนเท่านั้น อุปกรณ์โซลิดสเตตจะไม่สามารถทำซ้ำการคำนวณที่มีความแม่นยำสูงซึ่งเป็นไปได้กับโมเลกุลและ NMR
Credit : เกมส์ออนไลน์แนะนำ >>> ดัมมี่ออนไลน์ ฝากถอนไม่มีขั้นต่ำ
