Beam Me Up: Bits Informatie Die Over De Computerchip Wordt Geteleporteerd

{h1}

Een kwantumteleportatie-experiment zet een volgende stap in de richting van het bouwen van een echte kwantumcomputer door qubits over een solid-state circuit te transporteren.

Kwantummechanica zorgt voor een aantal heel vreemde dingen, zoals het teleporteren van informatie en computers die de zwaarste codes kunnen doorbreken.

Onlangs hebben wetenschappers van het Zwitserse Federale Instituut voor Technologie (ETH) in Zürich een stap gezet naar het bouwen van een werkende kwantumcomputer door stukjes informatie over een computerchip te teleporteren. De resultaten van de studie werden op 15 augustus gedetailleerd in het tijdschrift Nature.

Het creëren van een dergelijk circuit is een belangrijke mijlpaal, zegt Benjamin Schumacher, hoogleraar natuurkunde aan het Kenyon College in Ohio. "Iedereen weet echt of je ooit een echte kwantumcomputer gaat maken, het moet een solid state zijn", zei Schumacher, die niet betrokken was bij het nieuwe onderzoek. "Solid state" verwijst naar computers die zijn gebouwd met transistors uit één stuk - zonder bewegende delen en met componenten die op zichzelf staan. Vrijwel elk elektronisch apparaat is gebouwd met solid-state elektronica. [Wacky Physics: The Coolest Quantum Particles Explained]

Bill Munro, onderzoekswetenschapper bij de Japanse telefoongigant NTT, die uitgebreid onderzoek heeft gedaan naar quantum computing, zei dat het werk van het ETH-team een ​​"erg leuk experiment" is, en voegt eraan toe: "het toont echt een prototype van de technologie" dat betrokken is bij het maken van een kwantumcomputer.

Eerdere teleportatie-experimenten hebben lasers gebruikt om kwantuminformatie tussen fotonen te transporteren. Maar dat is niet zo praktisch voor het bouwen van echte computers. Solid-state circuits, aan de andere kant, zijn een bekend veld en computerchip fabrikanten hebben tientallen jaren ervaring in het verkleinen van hen, zei Schumacher.

In een nieuw experiment maakten de wetenschappers gebruik van een eigenschap van de kwantumfysica die verstrengeling wordt genoemd om de kwantumbits, de qubits, te teleporteren. Wanneer twee deeltjes een wisselwerking hebben, vormen ze een verbinding - ze zijn verstrikt - zodat een actie die op de een wordt uitgevoerd op de ander van invloed is, zelfs wanneer ze over grote afstanden van elkaar worden gescheiden. Bovendien, hoe ver uit elkaar ze ook zijn, als je de toestand van een deeltje kent, weet je meteen de toestand van de ander.

Teleporterende qubits

Om de teleportatie in te stellen, zetten de wetenschappers elektronische circuits van 3 micron in (waarbij 1 micron een miljoenste van een meter is) op een kleine computerchip van 0,3 bij 0,3 inch (7 bij 7 millimeter). Twee van de circuits waren de afzenders, terwijl de andere als ontvanger diende. De wetenschappers koelden de chip af tot bijna het absolute nulpunt en schakelden een stroom in de circuits in.

Bij die temperatuur begonnen de elektronen in de circuits, die de qubits zijn, zich te gedragen volgens kwantummechanische regels (in dit geval verstrengeld raken.

Het ETH-team codeerde informatie in de vorm van spintoestanden, in de qubits van de verzendende circuits en matigde ze. Tegelijkertijd bepaalden de onderzoekers de toestand van de qubits in de ontvanger. De toestanden van de verzendende en ontvangende qubits waren gecorreleerd - de informatie was geteleporteerd.

De teleportatie was niet de enige prestatie. Gewoonlijk is bij teleportatie-experimenten de informatieoverdracht niet betrouwbaar, wat betekent dat het experiment niet betrouwbaar kan worden herhaald. "Vooral voor grote objecten is het slagingspercentage vaak klein", zei studieautorist Arkady Fedorov van de University of Queensland in Australië. "Je voert het experiment miljoenen keren uit en het werkt." In dit experiment werkte de teleportatie bijna altijd.

De ETH-groep slaagde er ook in een qubit te maken van miljarden elektronen, bijna een kwart millimeter doorsnede, wat groot is door teleportatienormen. "Het is niet meer zoals een foton dat je niet kunt zien of een of ander atoom in een valstrik," zei Fedorov.

Omdat de qubit niet door de tussenliggende ruimte gaat, kunnen sommigen vragen of dit een manier is om sneller dan licht te communiceren. Dat is het niet, merkte Schumacher op. Dat komt omdat hoewel twee verstrengelde deeltjes gecorreleerde toestanden delen, het onmogelijk is de toestanden vooraf te kennen. Er is een 50-50 kans dat een deeltje in staat A of B zal zijn. [10 Rare implicaties van vliegen sneller dan licht]

Quantum computers?

Voor kwantumcomputers is directe transmissie echter niet kritisch. Integendeel, het vermogen van quantumbits om in twee toestanden tegelijk te zijn, is de sleutel tot de realiteit van deze computers.

In een gewone of klassieke computer hebben de bits - de 1s en 0s die de taal van de computercode vormen - een definitieve status. Ze zijn ofwel 1 of 0. Maar qubits kunnen in beide staten tegelijkertijd zijn. Ze bevinden zich in een staat die superpositie wordt genoemd. In de kwantummechanica heeft een fysiek systeem geen definitieve toestand totdat het wordt waargenomen - dat wil zeggen, totdat het een spoor achterlaat in de omringende omgeving.

Dit fenomeen is heel anders dan de manier waarop mensen de dingen gewoonlijk ervaren, maar het wordt beschreven in het beroemde gedachte-experiment van de kat Schrodinger. Stel je een kat voor in een doos met een flesje gifgas dat opent wanneer een klein stukje radioactief metaal een alfadeeltje afgeeft terwijl het vergaat. Het uitzenden van een alfadeeltje is een kwantummechanisch proces, wat betekent dat het in principe willekeurig is of het in een bepaald deel van de tijd gebeurt. In die zin, wanneer je de doos opent, heeft de kat een 50-50 kans om in leven of dood te zijn.

In de klassieke mechanica zou de natuurkunde dicteren dat de kat levend of dood was voordat we de doos openden; we kunnen het gewoon niet zien.Maar in de kwantummechanica bevindt de kat zich in beide staten - net zoals de qubits in het teleportatie-experiment in beide toestanden zijn voordat ze worden waargenomen.

Dat is een ander aspect van het werk dat het uniek maakt, zei Schumacher. Om de qubits in hun dubbele status te houden, kunnen ze op geen enkele manier interactie met de omgeving hebben. De componenten van een computer moeten echter met elkaar communiceren om nuttig te zijn. "Je hebt twee tegenstrijdige eisen," zei hij. "De qubits moeten met elkaar omgaan en de delen moeten geïsoleerd worden van de buitenwereld."

Raymond LaFlamme, directeur van het Institute for Quantum Computing aan de Universiteit van Waterloo in Waterloo, Ontario, zei dat het experiment een grote stap is omdat het niet alleen teleporterende qubits impliceert, maar de logische bewerkingen, zoals optellen of aftrekken. "Je kunt de transformatie die je doet veranderen", zei hij, "je kunt het bit transformeren... en dan het bit van 0 naar 1 draaien."

Fedorov zei dat toekomstige experimenten waarschijnlijk inhouden dat de teleportatie in meer dan één chip werkt en meer qubits gebruikt.

Volg ons @wordssidekick, Facebook & Google+. Oorspronkelijk artikel op WordsSideKick.com.


Video Supplement: .




Onderzoek


Werknemers Moeten Visuele Waarschuwingen Uitschakelen, Vindt Onderzoek
Werknemers Moeten Visuele Waarschuwingen Uitschakelen, Vindt Onderzoek

Wanneer Stoppen Virtual-Reality-Headsets Met Het Ziek Worden Van Mensen?
Wanneer Stoppen Virtual-Reality-Headsets Met Het Ziek Worden Van Mensen?

Science Nieuws


Nobelprijs Voor De Geneeskunde Toegekend Voor Werk Over Biologische Klok
Nobelprijs Voor De Geneeskunde Toegekend Voor Werk Over Biologische Klok

Te Veel Zitten Kan Het Deel Van Je Hersens Verknoeien Dat Gebonden Is Aan Het Geheugen
Te Veel Zitten Kan Het Deel Van Je Hersens Verknoeien Dat Gebonden Is Aan Het Geheugen

Muren Van Oude Herders Begeleiden Gazelles Naar Massaslachting
Muren Van Oude Herders Begeleiden Gazelles Naar Massaslachting

Visserij Een Ander Slachtoffer Van Tsunami In Japan
Visserij Een Ander Slachtoffer Van Tsunami In Japan

Zelfmoord Komt Vaker Voor Dan Moord
Zelfmoord Komt Vaker Voor Dan Moord


WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com