นักวิจัยในรัสเซียและสหราชอาณาจักรได้เสนอวิธีใหม่และเรียบง่ายในการผลิตสัญญาณเอาต์พุตไบนารีในลอจิกเกทของคอมพิวเตอร์ออปติคัล พัฒนาโดย Nikita Stroev ที่สถาบันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี SkolkovoในรัสเซียและNatalia Berloffที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์แห่งสหราชอาณาจักร เทคนิคนี้เกี่ยวข้องกับการคูณสัญญาณอินพุตไปที่ประตู แทนที่จะเพิ่มเป็นเส้นตรง ด้วยการปรับปรุงเพิ่มเติม
วิธีการของพวกเขาสามารถลดจำนวนสัญญาณไฟ
ที่จำเป็นสำหรับคอมพิวเตอร์ออปติคัลในการทำงานได้อย่างมาก ปรับปรุงศักยภาพในการแก้ปัญหาที่ซับซ้อน คอมพิวเตอร์ออปติคัลกำลังเกิดขึ้นใหม่เพื่อแก้ปัญหาข้อจำกัดของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั่วไป ไม่เพียงแต่จะช่วยให้ข้อมูลเดินทางได้เร็วขึ้นมากผ่านวงจรส่วนประกอบเท่านั้น พวกเขาควรจะมีการใช้พลังงานที่ต่ำกว่ามากและอนุญาตให้ประมวลผลข้อมูลในรูปแบบใหม่ซึ่งจะมีประสิทธิภาพมากขึ้นในการแก้ปัญหาบางอย่าง
แทนที่จะใช้สัญญาณไฟฟ้า คอมพิวเตอร์ออปติคัลใช้เฟสต่อเนื่องของโฟตอนเพื่อเข้ารหัสและแจกจ่ายข้อมูลไบนารี ความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ในการสร้างคอมพิวเตอร์ออปติคัลคือโดยปกติแล้วโฟตอนจะไม่โต้ตอบกัน ทำให้ยากต่อการสร้างลอจิกเกท วิธีหนึ่งในการทำให้โฟตอนมีปฏิสัมพันธ์คือการใช้วัสดุที่มีดัชนีการหักเหของแสงแบบไม่เชิงเส้น เมื่อมีการรวมสัญญาณออปติคัลอินพุตสองสัญญาณขึ้นไปในวัสดุดังกล่าว พวกมันจะมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกันผ่านอิเล็กตรอนของวัสดุ โดยวิศวกรรมการโต้ตอบเหล่านี้อย่างรอบคอบ นักวิจัยสามารถสร้างอุปกรณ์ที่สัญญาณทั้งสองรวมกันเพื่อส่งมอบผลลัพธ์ที่ต้องการ – และอย่างน้อยก็ในหลักการ
ระยะที่คาดเดาไม่ได้ อย่างไรก็ตาม ในทางปฏิบัติ
วัสดุที่ไม่เป็นเชิงเส้นอาจมีผลกระทบที่คาดเดาไม่ได้ต่อเฟสของสัญญาณเอาท์พุต เพื่อจัดการกับปัญหานี้ การกระตุ้นเรโซแนนซ์ภายนอกได้ถูกนำมาใช้เพื่อกำหนดเฟสของโฟตอนเอาต์พุตเพื่อล้างสถานะไบนารี ซึ่งไม่ใช่วิธีแก้ปัญหาในอุดมคติ
Stroev และ Berloff ได้สำรวจแนวทางที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้นในการศึกษาของพวกเขา แทนที่จะเพิ่มสัญญาณอินพุทแบบเชิงเส้น พวกเขารวมเข้าด้วยกันโดยการคูณฟังก์ชันคลื่น ภายใต้สภาวะที่เหมาะสม นักวิจัยคำนวณว่าเฟสของสัญญาณคู่กันเปลี่ยนไปเพื่อให้ได้การกำหนดค่าพลังงานขั้นต่ำ สิ่งนี้สร้างสัญญาณเอาท์พุตที่มีเฟสสัมพันธ์อย่างชัดเจนกับ 0 หรือ 1 โดยไม่จำเป็นต้องใช้สัญญาณเพิ่มเติม
นักวิจัยกล่าวว่าตัวปล่อยแสงที่ใช้ซิลิคอนเป็น ‘จอกศักดิ์สิทธิ์’ ของไมโครอิเล็กทรอนิกส์ระบบแบบจำลองของทั้งคู่ใช้โพลาริทัน: ควอซิพิเคิลที่ก่อตัวขึ้นจากการมีเพศสัมพันธ์ที่แข็งแกร่งระหว่างแสงและสสาร ทำให้พวกมันมีคุณสมบัติทางกายภาพแบบผสม ในการออกแบบของพวกเขา พวกเขาคูณฟังก์ชันคลื่นของพัลส์โพลาริตันที่เชื่อมโยงกันและเร็วมาก นำทางไปยังเฟสเอาต์พุตที่ถูกต้องโดยเปลี่ยนจุดแข็งของคัปปลิ้งชั่วคราว
สัญญาณรบกวนโดยธรรมชาติในสัญญาณหมายความว่าจำเป็นต้องมีการปรับปรุงเพิ่มเติมก่อนที่ระบบจะสามารถรวมเข้ากับการผลิตคอมพิวเตอร์ออปติคัลขนาดใหญ่ได้ อย่างไรก็ตาม ความสำเร็จในช่วงต้นของแนวทางของ Stroev และ Berloff เผยให้เห็นเส้นทางใหม่ที่มีแนวโน้มไปสู่การแก้ปัญหาในโลกแห่งความเป็นจริงที่รวดเร็วและรวดเร็ว ในพื้นที่ที่ซับซ้อนเกินกว่าที่คอมพิวเตอร์ทั่วไปจะรับมือได้
ในการศึกษาซึ่งปรากฏใน Physical Review Letters Bauer
และเพื่อนร่วมงานได้สร้างอัลกอริทึมควอนตัมสำหรับห้องอาบน้ำแบบพาร์ตัน ในการทำเช่นนี้ พวกเขาได้พัฒนาแบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์อนุภาครุ่นที่เรียบง่ายขึ้น ซึ่งใช้คุณลักษณะบางส่วนของแบบจำลองทั้งหมดร่วมกัน แต่ง่ายพอสำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัมในปัจจุบันที่จะดำเนินการ จากนั้นพวกเขาก็ใช้ชิป IBM Q Johannesburgเพื่อคำนวณรายละเอียดของกระบวนการอนุภาคที่อาจเกิดขึ้นภายในแบบจำลองแบบง่ายนี้ ชิป IBM นี้มีควอนตัมบิตที่มีตัวนำยิ่งยวด 20 บิต (qubits) และนักวิทยาศาสตร์ LBNL ใช้การเข้าถึงระบบคลาวด์เพื่อตั้งโปรแกรมให้รันอัลกอริธึมการอาบน้ำควอนตัมพาร์ตันบน 5 qubits โดยใช้ 48 ประตูควอนตัม เมื่อพวกเขาเปรียบเทียบผลลัพธ์ของชิปจริงกับการคาดการณ์โดยโปรแกรมจำลองคอมพิวเตอร์ควอนตัมของ IBM พวกเขาพบข้อตกลงที่ยอดเยี่ยม – บ่งชี้ว่าคอมพิวเตอร์จับเอฟเฟกต์ควอนตัมอย่างสมบูรณ์ในแบบจำลองอนุภาคของพวกเขา
ปัญหาควอนตัมสำหรับเครื่องควอนตัม
แนวคิดที่ว่าเอฟเฟกต์ควอนตัมนั้นยากหรือเป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างแบบจำลองบนอุปกรณ์ที่ไม่ใช่ควอนตัมนั้นเป็นเรื่องเก่า ย้อนหลังไปถึงการบรรยายของ Richard Feynman นักฟิสิกส์ในช่วงต้นทศวรรษ 1980 Jesse Thalerนักฟิสิกส์จากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในการศึกษากล่าวว่าคุณสมบัติของฝักบัวแบบพาร์ตันที่สร้างขึ้นในภาษาของกลศาสตร์ควอนตัมตั้งแต่เริ่มแรกจะอยู่ในหมวดหมู่นี้ “ในขณะที่บางแง่มุมของการกระเจิงของอนุภาคสามารถอธิบายเป็นภาษาคลาสสิกได้ แต่ธรรมชาตินั้นเป็นกลไกเชิงควอนตัมโดยพื้นฐาน” ธาเลอร์กล่าว เขาแนะนำว่าการศึกษาในปัจจุบันอาจเป็นก้าวย่างสู่อนาคตที่นักทฤษฎีใช้ผลลัพธ์ของคอมพิวเตอร์ทั้งแบบคลาสสิกและควอนตัมเพื่อรวมโมเดลที่ซับซ้อนมากขึ้นของสิ่งที่เกิดขึ้นภายในเครื่องชนกันของอนุภาค
อย่างไรก็ตาม ความเร็วที่จะมาถึงในอนาคตจะขึ้นอยู่กับการเอาชนะความท้าทายด้านฮาร์ดแวร์บางอย่างภายในการคำนวณควอนตัม “แม้ว่าฉันจะแปลกใจถ้าสามารถเอาชนะความท้าทายเหล่านี้ได้ก่อนสิ้นสุดยุค LHC แต่ก็เป็นไปได้ว่าอัลกอริธึมคลาสสิกและควอนตัมไฮบริดประเภทนี้อาจเป็นประโยชน์สำหรับการตีความข้อมูลจากเครื่องชนกันในอนาคต” ธาเลอร์คาดการณ์
การทำงานร่วมกันแบบสองทาง
แม้ว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมจะยังไม่ก้าวหน้าพอที่จะทำผลงานได้ดีกว่าเครื่องคลาสสิกอย่างสิ้นเชิง แต่บาวเออร์คิดว่าการทำให้พวกเขาทำงานร่วมกันได้จะมีประโยชน์ ในขณะที่เทคนิคการคำนวณแบบคลาสสิกให้ผลลัพธ์ที่ยอดเยี่ยมในบางพื้นที่ของฟิสิกส์อนุภาค เขาและเพื่อนร่วมงานของเขาตั้งเป้าที่จะจดจ่อกับเอฟเฟกต์ควอนตัมโดยเนื้อแท้ที่เครื่องจักรคลาสสิกไม่สามารถจัดการได้อย่างเหมาะสม “เราควรขอให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมทำแต่สิ่งที่ทำได้ยากในคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิก” เขากล่าว
Credit : superactiveviagra.net superdryoutlet.org superturks.org tanecsopsom.com tenorminshoprx.net
