Fyzici naučili presne predpovedať dobu odňatia poriadku kvantového systému

Fyzika prvýkrát boli schopní presne predpovedať budúcnosť kvantových systémov - presnejšie povedané, v čase, keď tieto systémy zlyhajú - ešte dlho predtým, než sa skutočne deje. Táto dôležitá vlastnosť môže byť použitá na vytvorenie veľmi silné, presnejšie a spoľahlivejšie kvantových technológií v budúcnosti.

Fyzici naučili presne predpovedať dobu odňatia poriadku kvantového systému

Ak nechcete pochopiť, čo bolo povedané v predchádzajúcom odseku, potom tu je jednoduchý príklad. Zoberme si napríklad smartphone. Ste dobre, že akonáhle sa zariadenie zlyhá, pretože to vždy deje s technológiou vedieť. A teraz si predstavte, že môžete predpovedať presný čas v budúcnosti, kedy sa to stane, a sú schopní sa vyhnúť tejto chvíle, až dorazil. To je to, čo fyzici naučili z Austrálie. Len miesto mobilného telefónu sa naučili presne predpovedať budúce škody na kvantových systémov a hovoril o tom, ako tomu zabrániť.

Hlavným rozlišovacím znakom medzi smartphonom a rozdelenie kvantového systému je, že kvantový systém zrúti oveľa rýchlejšie a čo je ešte dôležitejšie, je oveľa "viac náhodných" než s chytrými telefónmi.

"Rovnako ako v prípade jednotlivých zložiek v mobilnom telefóne, ktorá skôr či neskôr zlyhanie, rovnaké charakteristické kvantových systémov. Avšak, dĺžka života v kvantových technológií - je často otázkou sekúnd, skôr než dva roky, čo je prípad s mobilným zariadením, "- hovorí vedúci štúdie Michael J. Birkak z University of Sydney ..

technológie Quantum ako sú kvantové počítače majú potenciál k revolúcii naše životy a prácu. Naše bežné počítače pre spracovanie informácií spoliehajú na binárnom systéme, kde sú bitové hodnoty (základný informačný jednotky) majú podobu digitálnych "núl" a "ty". Kvantové bitov (qubits alebo a) je zase zložená z atómov uzavretých v malých čipov. Môžu byť buď "on" alebo "off", a byť v treťom štáte, s názvom "superpozícia", čo z nich robí ešte účinnejšie. Avšak, jeden zo základných kameňov kvantových technológií je, že nemôžu byť považované za spoľahlivé, pretože médium samo o sebe, ktorá obsahuje qubits, môžu náhodne zmeniť svoj stav, čo spôsobuje dekoherence. Inými slovami to znamená, že v ľubovoľnom časovom okamihu môže kvantovej systémy stratiť svoju "Quantum", stáva zbytočné.

Až do dnešných vedcov, vzhľadom k určitým problémom pôsobenia náhodných faktorov, neboli žiadne možnosti a spôsoby, ako presne predpovedať, kedy k tomu dôjde, "náhodný bod v čase." Ťažkosti pri riešení tohto problému je stále uložená a špecifickosť k tomu, že nie je možné merať kvantový systém bez skutočného ničenia.

"Ľudia často používajú prediktívne metódy v každodennom živote. Napríklad, keď sme hrať tenis, môžeme predpovedať, kam ísť po náraze tenisový loptičku podľa našich pozorovaní a aerodynamickými vlastnosťami pre loptu, "- hovorí Birkak.

Tieto predpovede fungovať, pretože pravidlá a zákony fyziky, rovnaké gravitácie, napríklad, sú schopní predvídať jeho správanie.

"Ale predstavte si, že všetky tieto pravidlá a zákony sú náhodne zmenené, pokiaľ lopta lietanie na vás? V tomto prípade predvídať jeho budúce správanie bude úplne nemožné, "- pokračuje Birkak.

,

"Napriek tomu, že táto situácia presne opisuje, aké čelíme v našej práci, pretože rozpad (rozpad) kvantových systémov je náhodná udalosť. Navyše v kvantovej realite sám je predmetom pozorovania vymaže jeho kvantovej vlastnosti, takže náš tím mal vážne uvažovať o tom, ako a kedy takýto systém môže zlyhať náhodne. V skutočnosti sme tam museli dostať najviac chaotické lietania tenisovou loptičkou, pričom so zaviazanými očami. "

Pre riešenie tohto problému, tím vedcov z University of Sydney použil strojové učenie - rovnakú sadu počítačových algoritmov spracovať obrovské množstvo dát - nájsť žiadne informácie, ktoré by im mal pomôcť predpovedať, kedy qubits zlyhajú.

Ukázalo sa, že bez ohľadu na to, ako náhodný, môže sa nám zdajú kvantovej systémy, ktoré obsahujú dostatok informácií do počítačových algoritmov, aby sa pokúsili zistiť, ako konkrétny qubit sa bude v budúcnosti zmeniť a predikovať bez priameho pozorovania ním, keď zničil. Po fyzika oproti tieto predpovede sa prípady, keď sa skutočné qubits mimo prevádzky, zistili, že tieto predpovede boli prekvapivo veľmi presné. Okrem toho sa ukázalo, že tieto predpovede sú schopné kompenzovať prípadné zmeny, ktoré môžu viesť k zničeniu kvantového systému. Ďalej, v prípade, že výskumníci sa dozvedieť, ako to urobiť v reálnom čase, bude to robiť qubits sú oveľa spoľahlivejšie a stabilnejšie, rovnako ako kvantová výpočtovej pomôže priblížiť sa oveľa bližšie k realite.

"Sme si dobre vedomí toho, že vytvorenie skutočného kvantových technológií nás vyžadujú vynikajúce možnosti pre kontrolu a stabilizáciu qubits, aby boli vhodné na použitie. Tešíme sa na vývoji nových funkcií, ktoré umožnia kvantový systém science-fiction kuriozity do užitočnú technológiu. Quantum budúcnosť sa stáva jasnejšie "- zhŕňa Birkak.