Informace

Fyzici se objevují v reverzním čase v kvantovém počítači

Fyzici se objevují v reverzním čase v kvantovém počítači

Zdá se, že vědci mají „obrácený čas“ ve dvoubitovém a tříbitovém kvantovém počítači po výpočtu pravděpodobnosti přirozeného výskytu jevu v lokalizovaném elektronu.

Zvrátit entropii dvoukubitového systému

Vědci v Rusku, Švýcarsku a USA se spojili, aby zjevně zvrátili entropii dvoukvbitového kvantového počítače s přesností 85% a přesností asi 50% v systému se třemi qubity, i když poznamenávají, že zbývající nepřesnost je způsobena nedokonalosti samotného kvantového počítače, nikoli jejich algoritmus.

VIZ TÉŽ: IBM ODHALUJE HLAVNÍ VÝKON VÝKONU PRO IBM Q SYSTEM ONE

Entropie, definovaná jako míra poruchy v systému, se v průběhu času přirozeně zvyšuje, jak se příroda pohybuje od řádu k nepořádku. V případě kvantového počítače, který vědci postavili, systém, který začíná ve stavu, kdy jsou qubits zpočátku 0 s, ale postupem času se rozkládají na náhodnost 1 s a 0 s.

To je v souladu s druhým zákonem termodynamiky (SLT), který uvádí, že v izolovaném systému entropie nikdy neklesá. To, co vědci udělali, je zjevné přetočení této entropie na návrat do původního stavu kvantových počítačů na vyžádání, což nabízí nové možnosti korekce chyb v kvantových počítačích, které by mohly výrazně urychlit jejich nasazení.

Spontánní převíjení času v lokalizovaných elektronech

Výzkumníci z Moskevského institutu pro fyziku a technologii (MIPT), Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich) a Argonne National Laboratory, USA (ANL) - kteří dnes zveřejnili svá zjištění v časopise Scientific Reports -, začali výpočtem pravděpodobnosti lokalizovaného elektronu se z jednoho okamžiku do druhého vrátí do svého dřívějšího stavu.

"Předpokládejme, že elektron je lokalizován, když ho začneme pozorovat. To znamená, že jsme si docela jisti jeho pozicí ve vesmíru. Zákony kvantové mechaniky nám brání poznat to s absolutní přesností, ale můžeme načrtnout malou oblast, kde elektron je lokalizován, “říká spoluautor studie Andrey Lebedev z MIPT a ETH Zürich.

Vývoj stavu elektronu z jednoho okamžiku do druhého určuje Schrödingerova rovnice. Tato rovnice nerozlišuje mezi časovými body, ale podle SLT rychle roste oblast, kde se elektron může objevit.

„Schrödingerova rovnice je však reverzibilní,“ dodává Valerii Vinokur z ANL a spoluautor článku. „Matematicky to znamená, že při určité transformaci, která se nazývá komplexní konjugace, bude rovnice popisovat„ rozmazaný “elektron lokalizující se zpět do malé oblasti vesmíru ve stejném časovém období.“

Ačkoli takový zvrat nebyl přirozeně pozorován, vědci věřili, že je to teoreticky možné.

Vědci to srovnávají s kulečníkovou koulí dopadající na jinou. Pokud byste událost zaznamenali normálně, rovnice by určovala chování různých poloh a rychlostí kulečníkových koulí - jinými slovy jejich stavů v daném okamžiku.

Pokud však záznam obrátíte, stejná rovnice by řídila i tento přechod stavu. V zásadě se 2X rovná Y, ale Y se také rovná 2X, podle toho, jak chcete rovnici číst. Oba jsou platné a neexistuje způsob, jak zjistit, která forma byla „původní“ rovnicí.

V případě elektronu bylo teoreticky možné spustit Schrödingerovu rovnici dozadu, takže pokud rovnice řídící přechod stavu elektronu byla Y = 2X, můžete se dostat do Y počínaje 2X pomocí stejné rovnice, 2X = Y.

Aby bylo možné určit, jak často se tento jev vyskytuje přirozeně, tým vypočítal pravděpodobnost „rozmazání“ elektronu za zlomek sekundy a spontánní lokalizaci do předchozího stavu, což je přesnější způsob, jak říci, že se vracíme zpět v čase.

Vypočítali, že pokud se podíváte na 10 miliard nově lokalizovaných elektronů po celou dobu životnosti vesmíru - 13,7 miliardy let - každou sekundu, pozorujete tento jev pouze jednou a dokonce by to byl jediný elektron pohybující se jednou desetimiliardtinou vteřiny zpět v čase.

Převíjení času na vyžádání

Pokud je pravděpodobnost vývoje jediného elektronu do minulého stavu téměř nemožná, jak potom tito vědci znovu vytvořili účinek v kvantových stavech qubitů s úspěšností 85% v systému dvou qubitů a necelých 50% pro systém tří qubitů?

Při použití analogie kulečníkových koulí, spíše než dvou kulečníkových koulí, je to více podobné použití stojanu kulečníkových koulí, jejich rozbití bílou koulí a jejich opětovné sestavení do pyramidy.

V zásadě vědci navrhli algoritmus, který popsali jako způsob, jak dát kulečníkovému stolu „kop“, který obrátí změny stavu v qubits a vrátí je zpět do jejich předchozích stavů. To by bylo jako udeřit kulečníkový stůl na přesně přesné místo pouhou přesnou silou a poslat všechny kuličky přímo zpátečku, případně reformovat do pyramidy.

„Náš algoritmus by mohl být aktualizován a použit k testování programů napsaných pro kvantové počítače a k eliminaci šumu a chyb,“ vysvětlil Lebedev.


Podívejte se na video: Co my jen vime - Výborný dokument o kvantové fyzice CZ (Září 2021).