นักวิทยาศาสตร์เพิ่งบรรจุ 18 qubits - หน่วยพื้นฐานที่สุดของการคำนวณควอนตัม - เป็นโฟตอนที่เชื่อมต่ออย่างแปลกประหลาดเพียงหกโฟตอน นั่นเป็นสามคิวบิตต่อโฟตอนที่ไม่เคยมีมาก่อนและบันทึกสำหรับจำนวน qubits ที่เชื่อมโยงกันผ่านการพัวพันควอนตัม-
แล้วทำไมเรื่องนี้ถึงน่าตื่นเต้น?
งานทั้งหมดที่เกิดขึ้นในคอมพิวเตอร์ทั่วไปรวมถึงอุปกรณ์ใดก็ตามที่คุณใช้ในการอ่านบทความนี้อาศัยการคำนวณโดยใช้บิตซึ่งสลับไปมาระหว่างสองสถานะ (โดยปกติเรียกว่า "1" และ "0") คอมพิวเตอร์ควอนตัมคำนวณโดยใช้ qubitsซึ่งคล้ายกันระหว่างสองรัฐ แต่ประพฤติตามกฎที่แปลกประหลาดของฟิสิกส์ควอนตัม ซึ่งแตกต่างจากบิตทั่วไป qubits สามารถมีสถานะที่ไม่แน่นอน - ทั้ง 1 หรือ 0 แต่ความเป็นไปได้ของทั้งสอง - และกลายเป็นสิ่งที่เชื่อมต่อหรือเข้าไปพัวพันอย่างแปลก ๆ เพื่อให้พฤติกรรมของหนึ่งส่งผลกระทบโดยตรง ในทางทฤษฎีนี้อนุญาตให้มีการคำนวณทุกประเภทที่คอมพิวเตอร์ทั่วไปแทบจะไม่สามารถดึงออกได้ (ตอนนี้การคำนวณควอนตัมอยู่ในช่วงแรกของการทดลองโดยนักวิจัยยังคงทดสอบน่านน้ำของสิ่งที่เป็นไปได้เช่นเดียวกับในการศึกษานี้)
ความสำเร็จตามที่ซิดนีย์ Schreppler นักฟิสิกส์ควอนตัมที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียเบิร์กลีย์ที่ไม่ได้มีส่วนร่วมในการวิจัยเป็นไปได้เพียงเพราะทีมที่มหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีของจีน(USTC) จัดการเพื่อบรรจุ qubits จำนวนมากลงในอนุภาคน้อยมาก -6 ข้อเท็จจริงแปลก ๆ เกี่ยวกับแรงโน้มถ่วง-
“ ถ้าเป้าหมายคือการสร้าง 18 วิธีที่กลุ่ม…จะทำอย่างนั้นในอดีตคือการทำให้อนุภาคที่พันกัน 18 ครั้งด้วยหนึ่ง [QUBIT] แต่ละอัน” เธอกล่าว "มันจะเป็นกระบวนการที่ช้า"
ต้องใช้เวลา "หลายวินาที" ในการพัวพันเพียงหกอนุภาคที่ใช้ในการทดลองเธอกล่าวว่า - เป็นนิรันดร์ในเวลาคอมพิวเตอร์ซึ่งกระบวนการพัวพันใหม่จะต้องเริ่มต้นสำหรับการคำนวณแต่ละครั้ง และอนุภาคเพิ่มเติมแต่ละอนุภาคที่เพิ่มเข้ามาในพัวพันจะใช้เวลานานกว่าในการเข้าร่วมปาร์ตี้มากกว่าครั้งสุดท้ายจนถึงจุดที่ว่ามันจะไม่มีเหตุผลอย่างสมบูรณ์ในการสร้างพัวพัน 18 คิวบิตหนึ่งครั้งต่อครั้ง
(มีการทดลองควอนตัมจำนวนมากที่เกี่ยวข้องกับมากกว่า 18 qubits แต่ในการทดลองเหล่านั้น qubits ไม่ได้เข้าไปพัวพันกับระบบแทนพัวพันเพียงไม่กี่ Qubits ใกล้เคียงสำหรับการคำนวณแต่ละครั้ง)
ในการบรรจุอนุภาคที่พันกันหกตัว (โฟตอนในกรณีนี้) ด้วยสาม qubits นักวิจัยใช้ประโยชน์จากโฟตอนของ "หลายองศาอิสระ" พวกเขารายงานในกระดาษที่เป็นที่ตีพิมพ์28 มิถุนายนในวารสาร Letters Review และยังเป็นมีอยู่ในเซิร์ฟเวอร์ arxiv-
เมื่อ qubit ถูกเข้ารหัสเป็นอนุภาคมันจะถูกเข้ารหัสเป็นหนึ่งในรัฐที่อนุภาคสามารถพลิกกลับไปมาระหว่าง - เหมือนโพลาไรเซชันหรือมันควอนตัมหมุน- แต่ละคนคือ "ระดับเสรีภาพ" การทดลองควอนตัมทั่วไปเกี่ยวข้องกับอิสระเพียงระดับเดียวในทุกอนุภาคที่เกี่ยวข้อง แต่อนุภาคเช่นโฟตอนมีอิสระมากมาย และด้วยการเขียนโค้ดโดยใช้มากกว่าหนึ่งในเวลาเดียวกัน - มีบางอย่างที่นักวิจัยได้ขลุกอยู่มาก่อน แต่ไม่ใช่สุดขั้วนี้ Schreppler กล่าว - ระบบควอนตัมสามารถบรรจุข้อมูลเพิ่มเติมไว้ในอนุภาคน้อยลง
“ ราวกับว่าคุณใช้เวลาหกบิตในคอมพิวเตอร์ของคุณ แต่แต่ละบิตจะเพิ่มขึ้นเป็นสามเท่าในจำนวนข้อมูลที่สามารถเก็บได้” Schreppler กล่าว“ และพวกเขาสามารถทำได้อย่างรวดเร็วและค่อนข้างมีประสิทธิภาพ”
ความจริงที่ว่านักวิจัย USTC ดึงการทดลองนี้ออกมาเธอกล่าวว่าไม่ได้หมายความว่าการทดลองเชิงควอนตัมคอมพิวเตอร์ในที่อื่นจะเริ่มมีส่วนร่วมในระดับอิสระมากมายในแต่ละครั้ง โฟตอนมีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการดำเนินงานควอนตัมบางประเภทเธอกล่าวว่า - ที่สำคัญที่สุดคือเครือข่ายควอนตัมซึ่งข้อมูลจะถูกส่งระหว่างคอมพิวเตอร์ควอนตัมหลายเครื่อง แต่รูปแบบอื่น ๆ ของ qubits เช่นในวงจร superconducting Schreppler ทำงานอาจไม่ได้ใช้ในการดำเนินการประเภทนี้อย่างง่ายดาย
เธอกล่าวว่าคำถามหนึ่งคำถามที่เปิดกว้างจากกระดาษคือว่า qubits ที่พันกันทั้งหมดมีปฏิสัมพันธ์กันอย่างเท่าเทียมกันหรือไม่หรือมีความแตกต่างระหว่างการโต้ตอบ qubit ในอนุภาคเดียวกันหรือการโต้ตอบ qubit ในระดับอิสระที่แตกต่างกัน
นักวิจัยเขียนลงในกระดาษการตั้งค่าการทดลองประเภทนี้อาจอนุญาตให้มีการคำนวณควอนตัมบางอย่างซึ่งจนถึงขณะนี้ได้มีการพูดคุยกันในทางทฤษฎีเท่านั้นและไม่เคยถูกนำไปปฏิบัติ
เผยแพร่ครั้งแรกเมื่อวิทยาศาสตร์สด-
