X بستن تبلیغات
X بستن تبلیغات
header
متن مورد نظر

دنیای وارونه از محاسبات مقداری

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

در هر صورت،صنعت کامپیوتر برای تحریک بیش از اندازه ریز تراشه‌ها شروع به کار کرده بود. این صنعت محاسبات بسیار گسترده‌ای را در هر ثانیه ممکن ساخته بود.اگر چه گرمای تولید شده باعث باقی ماندن ابدی سیلسیوم می‌شد ،برای رفع این مشکل دانشمندان تئوری مذکور رادر سال ۱۹۳۰ با پیشگامی ‍“آلان ترنینک” ارائه کردند .اما در جلسه ویلر ،داچ عقیده داشت “خیلی زودتر از حد انتظار ما خواهیم دید که با استفاده از قانونها ‹ماشین کوانتوم› ما به جوابهای متفاوتی خواهیم رسید.


دنیای وارونه از محاسبات مقداری

 

ایده های عجیب و غریب می‌‌تواند منشأ کاملاًمعمولی داشته باشد.ایده کنونی زادگاهی به نام تگزاز دارد.در سال ۱۹۸۱ ویلر پدر روزنه سیاه و فیزیک نظری از دانشگاه تگزاز در آستین جلسه‌ای تشکیل داد.همه‌ی مهمان ها فیزیک‌دانهایی جوان با علاقه‌های مشترک دربنیان محاسبات بودند،همان موضوعی که ویلر به آن اعتقاد داشت،و در آن سال اهمیت افزونتری یافت .در این جلسه بود که بحث و مکالمه با چالز بنت ،یک فیزیک دان ABM ،جرقه‌ای را در ذهن یکی از محققان دانشگاه آکسفورد به نام دیوید دسچ ایجاد کرد.او بر این عقیده بود که نظریه محاسبات (کامپیوتر) بر روی قانونهای نیوتن بنا نهاده شده است،نه بر اساس توصیفات اساسی دنیا که بوسیله تئوری کوانتوم حمایت می‌شوند.

در هر صورت،صنعت کامپیوتر برای تحریک بیش از اندازه ریز تراشه‌ها شروع به کار کرده بود. این صنعت محاسبات بسیار گسترده‌ای را در هر ثانیه ممکن ساخته بود.اگر چه گرمای تولید شده باعث باقی ماندن ابدی سیلسیوم می‌شد ،برای رفع این مشکل دانشمندان تئوری مذکور رادر سال ۱۹۳۰ با پیشگامی ‍“آلان ترنینک” ارائه کردند .اما در جلسه ویلر ،داچ عقیده داشت “خیلی زودتر از حد انتظار ما خواهیم دید که با استفاده از قانونها ‹ماشین کوانتوم› ما به جوابهای متفاوتی خواهیم رسید.

داچ کار خود را ابتدا به صورت کتبی بر روی کاغذ شروع کرد که حالا ما نتایج آن را به صورت ملاحظاتی کلاسیک در این زمینه مشاهده می‌کنیم .این نتایج در سال ۱۹۸۵ منتشر شدند.نتایج نشان می دهد چطور کامپیوتر ها از قانون عجیب نیرو برد کوانتوم استفاده می‌کنند وچرا چنین کامپیوتر هایی اساساًبا کامپیوتر های معمولی تفاوت دارند.

۱۵سال بعد انقلابی را که داچ شروع کرد به تناسبی جهانی رسید.چنین کامپیوتر هایی برای مدت طولانی به عنوان وسیله‌ای مرموز وجادویی باقی ماندند اما به صنعت آینده کامپیوتر قدرتی عجیب بخشیدند وبعد از آن بحث جابجایی و تغیر مکان آن‌ها پیش آمد مشروط به آنکه به آن حد انتظار می‌رسند یا نه؟هیجان انگیز بودن این مسئله به قدرتش وامدار ومقروض نخواهد بود.هر چند که بدون شک مدلهای امروزی این نمونه قدرت بسیار بالاتری دارند.

نقطه برتری چنین کامپیوتر هایی ،حل مسائل و انجام محاسباتی است که اساساً بوسیله کامپیوتر های قراردادی اصلاً قابل انجام نیستند.این همان پتانسیل و نیروی بالقوه‌ای است که باعث می‌شود برنامه تجارت کامپیوتر وبزرگترین برقراری ارتباطهای راه دور جهانی رونق فراوانی بیابد.این کمپانی ها شامل ABM ،هولت پاکارد ،لوسنت تکنولوژی ،AT،T،ماکروسافت.حتی پایگاهی در شهر نیویورک بنا شده است که «مجیک تکنولوژی » نامیده می‌شود.و امید وار است با مجهز شدن در این زمینه به پول زیادی برسد.به وسیله یکی از قدرتمندترین نیروهایی که از گسترش و توسعه کامپیوتر های کوانتوم ساطع شده است،آنها به راحتی کدهای سری تأثیر ناپذیر و غیر قابل نفوذ را خواهند شکست. آهنگ و زنگ خطر این مسئله در سال۱۹۹۴ به صدا در آمد .وقتی پیتر شورت در نیو جرسی نشان داد که کامپیوتر های کوانتوم نسبت به نوع معمولیشان در کارخانه های متعدد بسیار سریترند و فاصله‌ی بسیاری با آنها دارند. 

پیدا کردن کارخانه ها با آن تعداد بالابسیار سخت خواهد بود.چرا که سازنده های کد به عیب و حساسیت اطلاعات محصولاتشان اعتماد داشتند.با گسترش کامپیوتر های کوانتوم، چنین کد هایی کاملا متروک وبی استفاده خواهند شد. به محض اینکه اولین سایز کامپیوتر های کوانتوم وارد بازار شد،دولت و ارتش ملزم شدند تا بسیاری از کد گذاری‌های نا مناسب خود را واگذار کنند.

مطمئناً کارشناسان توانایی خواهند داشت که همان کارههایی را انجام دهند که کوانتوم ها انجام می‌دهند.پس آزمایش های ملی مختلفی شروع به برنامه ریزی های اساسی کردند .مخصوصاً موسسه‌ی استاندارد ها وتکنولوژی در بولدر ،لوس‌آلاموس،آزمایشگاه ملی در نیومکزیکو، کینگ‌دام،سنجش دفاعیکوانتومژانس تحقیقاتی در مالورن.

دانشمندان سعی می‌کنند اطلاعاتی را در مورد کوانتوم‌ها و چگونگی کنترل آنها کسب کنند. کامپیوتر های کوانتومی در آزمایشگاه در حال کوچکتر شدن هستند.تا دانشمندان بتوانند تئوری ماشین‌های کوانتوم را آزمایش کنندبا دقت بیشتری نسبت به گذشته.قویترین تیم در جهان چنین تحقیقاتی را در دانشگاه آکسفورد انجام می‌دهد.گروههای کوچکتر هم در مکانهایی مثلMIT کار می‌کنند.همچنین گروههای استرالیایی با پراکندگی با نفوذی که میان ایالتهای آمریکایی و اروپایی دارندبه تحقیق می‌پرداختند.پس از یک شروع نسبتاً با تاخیر ،ژاپن برای رسیدن به گروههای دیگر سعی و تلاش زیادی کرد.

اطلاعات کوانتومی

اطلاعات کوانتوم موجودیت کالا را مشخص می‌کندOS،IS، نرم‌افزارهای مربوط به عملیات سخت افزاری می‌توانند کد های۰ و۱ را به راحتی اندازه‌گیری کنند،کپی و حتی جابجا کنند.

اما واگذاری قسمتی از اطلاعات به بخش کوانتوم، واحد های کوانتومی نامیده می‌شود که نامأنوس است. این اطلاعات اساسی،واحد کوانتوم نامیده می‌شود.و کمی با همتای کلاسیک خود متفاوت است.

برای شروع ،یک کوابیت ، میتواند هم ۰وهم۱ در یک زمان باشد،مثل چرخش یک الکترون، دارایی که میتواند به عنوان چرخش قطب بالایی یا پایینی فرض شود.بالا یا پایین اسپین می‌تواند برابر با۰ یا۱ باشد.اما الکترون‌ها می‌تواننددر یک دو تایی خیالی قرار گیرند.برای انجام محاسبه‌ای از الکترون استفاده کنید،شما این کار را به صورت همزمان به صورت ۱ و۰ انجام دهید.

در نگاه اول ،ممکن است مؤثر جلوه کند ،اما کوبیت بیشتری اضافه کنید که این کار باعث تشویق بیشتر الکترون‌ها می‌شود.هنگامی که کوبیت ۱می‌تواند ابر موقعیت در دو حالت باشد،دو کوبیت ۰و۱ می‌توانند ابر موقعیتی در ۴ حالت باشند .۱۱و۱۰و۰۱و۰۰ که نماینده ۴ حالت در یک لحظه است. این افزایش قابل تشریح است.به وسیله کوبیت های m .انجام محاسبات واحدی روی ۲ به توان m به صورت موازی وهمزمان ممکن است.با حدود تنها چند صد کوبیت ،نمایش همزمان تقریباً تعداد وسیعی از اتمها در جهان ممکن خواهد بود.

الگوریتم‌ها ،گره‌ها ، اصلاح خطا‌ها

بعد از انجام محاسبات باید به جواب درستی برسیم.ممکن است ما با یک اندازهگیری ساده به ویرانی ابر‌موقعیت و یا جابجایی سیستم در یک حالت و یا حالات مختلف بپردازیم.بدبختانه ،به ندرت ممکن است که ما به نتیجه اصلی در موقعیت های پیشرفته برسیم.که این خود یک مشکل است.هدف اطمینان و یقین در مورد جوابهای بدست آمده است.همچنین دستیابی به استخراج مرجع کوانتوم‌های خارق‌العاده. هر کدام از مراحل منطبق شده ،احتمال ارتباط با رفتار موج شبیه به خود را دارد.این احتمال ممکن است با دیگر احتمالات مخرب یا سازنده مخلوط شود.برای رسیدن به پاسخ دلخواه در یک محاسبه ،فرایند اطلاعات در چنین راهی که راه‌ حل‌های نامطلوب‌ و ناخوشایند،در آن دخالت دارند ،در پایان شاید فقط حالت‌های دلخواه و یا یکی دو مورد کمتر از آن باقی‌ خواهند ماند.فرایند به عنوان الگوریتم کوانتوم شناخته شده است.وچنین طرحی فیزیک‌دانها ریاضی‌دانها و کارشناسان کامپیوتر را به مبارزه می‌طلبد.

پس از تمام این اندازه‌گیریها نتیجه دلخواه حاصل می‌شود.البته در مورد بعضی از این مراحل نهایی یک سری از اندازه‌گیری‌ها نتایج احتمالی و حدسی را به جا می‌گذارد که قبلاً ما انتظار آن را داشته‌ایم.الگوریتم‌های کوآنتوم پتانسیلی نمایش فوق‌العاده‌ای دارد که نسبت به مقدار قراردادی در نقطه مقابل قرار دارد.یک مثال خوب در این رابطه ،الگوریتمی است که برای جست وجو از بین لیست هایی است که به وسیله لو گراور در آزمایشگاه بل انجام شد.مشکل پیدا کردن شماره تلفن مستقیم نام فردی مشخص بود.اگر مقصود شامل داخلی Nباشد پس به صورت میانگین شما مجبورید حدود N/2 مدخل‌ها را برای پیدا کردن حکم مورد نظر چک کنید.الگوریتم کوانتوم گراور بهتر انجام شد. که برای جستجوی حدود ۱۰۰۰۰ نام قاعدتاً ما احتیاج به ۱۰۰ مرحله داریم.کار الگوریتم با ایجاد اولیه حدود ۱۰۰۰۰ مدخل ،در هر مدخل خاص احتمالی برابر در پاسخ با اندازه گیری در سیستم دارد.

البرت انیشتن نمی توانست باور کند که جهان به عنوان مکانیک کوانتوم ساخته شده است. پس با همکاری بوریز پودلسکی و ناسان روزن او با انجام آزمایشات فراوان راههای جدیدی را برای تئوری تازه‌ای جستجو کرد.مرکز آزمایشات وتفکرات روی رفتار مواد و اجزای جفت که هیچ مشابهی در جهان ندارند انجام شد.نوع یراد آن به نظر می‌رسد که فوراً تحت تأثیر قرار گیرد.سه دانشمند خاطرنشان کردند که این فرایند ها شامل عبور سریعتری نسبت به نوردر بین اجزا خواهد شد.که این نتیجه گیریها به عنوان EPR شناخته شدند.

این ابهام و شک به وسیله CERN که یک تئوریست بود حاصل شد.آلیان(فیزیک دان فرانسوی)

و گنوا ،در مورد ماشین های کوانتوم مانند دو قلو‌های همسان رفتار می‌کردند.اگر چه آزمایشات نشان می‌داد که هیچ جسم منفردی سریعتر از نور حرکت نمی‌کند‌ و این گره‌خوردگی کمکی به برقراری ارتباط نخواهد کرد.EPR هستی یکسانی را تقسیم کرد.

در‌هم‌گره‌خوردگی حالا یکی از کلید های خارق‌العاده در فرایند اطلاعات کوانتوم می باشد.امروزه آزمایشات EPR تقریباً در سراسر دنیا انجام می‌شود.اگر این در‌هم‌گره‌خوردگی و ابر موقعیت پیش پا افتاده و معمولی با حدود ۱۰ سال پیش مقایسه شوند ،اطلاعات باقی‌مانده از کوانتوم سست و شکننده خواهد بود و اثرات متقابل روزمره با محیط کوبیت های ویران شده و اطلاعاتی که شامل فرایند های شناخته شده‌ای می‌شوند.

اگر اطلاعات کوانتومی از بین علوم کامپیوتر ی عبور کند فرایند تصحیح غلط ها احتیاج به حمایت محکمی خواهد داشت. ابتداعاً فیزیکدانها بر این اعتقادند که چنین تکنیک‌هایی غیر ممکن است ،زیرا اصلاح خطا‌ها به معنای اندازه‌گیری درجه و مرحله سیستم کوانتوم می‌باشد.مشکل شبیه به تولید دوباره در مکانی است که در جای دیگری ساخته شده است.اگر اطلاعات توسط یک کانال فرستاده شوند یا در جایی ذخیره شوند،که انقدر آن مکان شلوغ باشد که به راحتی ترتیب بعضی واحد ها به هم بخورد چگونه دریافت کننده می‌تواند پیام را دریافت کند،با اضافه کردن بیش از حد به یک پیام فرستنده می‌تواند در پیام خود اصلاحاتی را انجام دهد.

شور و استین با نسبت کوانتوم فرستنده در حدود سه برابر کنار آمدند.

اندازه‌گیری کوبیت بزرگ نشان می‌دهد که دریافت‌کننده با احتساب خطایی که اتفاق می‌افتد و چگونگی اصلاح کوبیت ها ،بخش پیام را مشخص می‌کند.

هدایت‌گر‌های (NMR)

 بزرگترین مانع برای ساختمان عمل کوانتوم کامپیوتر در میان سال‌های ۹۰ شکل گرفت.هنگامی که آنها کشف کردند چگونه محاسبات را با تکنیک‌های ایجاد طنین آهنربای هسته‌ای انجام دهند. ایده‌ی کلیدی ملکول واحدی است که می‌تواند مثل ذره‌ی کامپیوتر عمل کند.اطلاعات در جهت لایه های هسته قرار می‌گیرد.هر هسته شامل یک کوبیت می‌باشد.و اثرات متقابل بین لایه‌های هسته به عنوان جفت‌گیری‌های لایه به لایه شناخته می‌شوند.در یک محیط مغناطیسی قوی هسته در اطراف مسیر میدان مغناطیسی در فرکانس‌های مشخص وابسته به محیط شیمیایی حرکت می‌کند.    

برای مثال در یک محیط ۹٫۳ تسلا ،یک هسته کربن ۱۳ در مولکول کلروفرم ،حدود MHZ 100 پیش می‌رود.با حذف مولکول به وسیله امواج رادیویی میزان بسامد متغیر می‌شود. این ممکن است که با دستکاری ومهارت ،هر هسته به صورت شخصی عمل مشخص و منطقی را انجام دهد. دستکاری ممکن است شامل تلنگر یک هسته از یک ۱ به ۰ باشد.که آن را کوبیت واحد یا مجرد می‌نامیم.و یا شامل دو هسته متصل به هم شود.در عمل دو کوبیت میشود که ارزش هر یک با توجه به دیگری معلوم می‌شود.کلروفرم با کربن ۱۳ ایزوتوپ مثال ونمونه خوبی از یک مولکول است که می‌تواند مثل کوانتوم دو کوبیتی در کامپیوتر عمل کند چون هسته هیدروژن و کربن می‌تواند مشخصاً بوسیله موجهای رادیویی شناسایی شود.محاسبات کوانتومی به وسیله شماره گذاری برنامه‌ای انجام می‌شود.(به عنوان یک سری از جمعهای RF) نتایج به وسیله باز خوانی سیستم های تهیه شده از هسته در پایان محاسبه تعیین می‌شود که این نتیجه جهت گیری مناسب هسته را نشان می‌دهد.رزونانس هسته مغناطیسی صدایی مانند راه حل یک معمای مشکل می‌باشد.

هسته طبیعتاً از صداهای جهان خارج دور است و همچنین می‌تواند ارتباطی برای انواع بسیار باشد. به علاوه ،NMR یک تکنولوژی کاملاً پیشرفته است و در طی سالیان سال ،به آنالیز شکل ها و تکنیک‌ها می‌پردازد.اما راه حل ها و تکنیک‌ها محدودیت های بیشتری دارند.مولکول‌های تک واحد ،نوع به اندازه کافی قوی را تولید نمی‌کنند.در عوض آزمایشات NMR شامل تعداد گسترده‌ای از مولکول است.که با مغناطیس ترکیب شده‌اند. برای شروع یک محاسبه ،مراحل ابتدایی از کامپیوتر باید شناخته شده باشد . اما در یک بخش خاص از اتاق با درجه حرارت مشخص لایه ها بالا و پایین می‌رود که این عمل ابتدا به صورت تصادفی صورت می‌گیرد .از طرف دیگر ،مکان هر کامپیوتری قابل شناسایی نخواهد بود ومحاسبه بی معنی خواهد بود.

در سال ۱۹۹۷ ،۲ گروه مستقل برای نجات و تصحیح محاسبات کوانتوم پیش قدم شدند.اسحاق چانگ که حالا در آزمایشگاه ABM مشغول به کار است و نیل گرشن فلد درمؤسسه  ماساچوست به این نتیجه رسیدند که آنها قادرند یک القای طبیعی را دستکاری کنند.آنها همچنین از این شیوه به منظور تأسیس یک نوع زمین مصنوعی استفاده کردند.(۰۰ برای یک سیستم دو کوبیتی) در همان زمان دیوید کرمی و امر فهمی و تی‌موتی هاول از دانشگاه هاروارد در کمبریج کشف کردند که با بمباران نمونه مورد بحث ،به وسیله اشعه های چرخشی ،می‌توانند به تراکم مؤثری از آن نمونه بپردازند .برای انجام محاسبات مفید ،کامپیوتر باید قادر به انجام هر کار منطقی باشد.برای کامپیوترهای کوانتوم ،۲ عمل منطقی وجود دارد که می‌تواند از اعمال دیگر ساطع شود ،مثل ANDوNOT در محاسبات پیشرفته.که یکی از آنها شامل کوبیت تک چرخشی می‌باشد. دیگری مربوط به دو کوبیت است و یک کنترل – NOT نامیده می‌شود. یا عمل نمی‌کند یا کنترل خود را ازدست می‌دهد.بسته به موقعیتی که زوج خود دارد.هر دو این اعمال آسان ،راست وبه سمت جلو هستند.با بمبارانی ساده به نمونه‌ای مایع با ترتیب اختصاصی تبدیل می‌شوند . از سال ۱۹۹۷ ،این دو گروه و البته گروه‌های دیگر در حال ساخت کوآنتوم NMR بوده‌اند.یکی از این موارد حتی به گروه ریاضی فرمول کد شکن مربوط بوده‌اند .متأسفانه کامپیوتر‌های کوانتوم که بر روی NMR مایع بنا شده‌اند هرگز قدرتمند تر ازاین حالت نخواهند شد.پس دانشمندان انتظار ندارند که قادر به کنترل ۱۲ کوبیت غیر قابل تشخیص باشند.تلاش‌ها برای ساختن ماشینی که بیش از ۱۰ کوبیت را کنترل  کند ادامه دارد.اما حتی اگر محاسبات نه جزئی کامپیوترهای کوانتوم ممکن شود بعضی دسترسی های دیگر نیاز خواهد بود.

یونهای منجمد شده   

تکنولوژی که کمتر در دید عموم مردم است نسبت به NMR ،دیگران را جذب می‌کند. در سال ۱۹۹۵ ایگناسیو کیارک و پیتر زولد از دانشگاه اینزبرک در استرالیا پیشنهاد کردند ازتله یونها برای ساختن پایگاه‌های منطقی کوانتوم استفاده شود.اما پیشرفت های عظیمی برای ادامه این محاسبات نیاز می‌باشد.ایده این است که تعدادی از این یون‌های فرا سرد می‌تواند دریچه‌ای باشدبرای خطوط فرکانس‌های رادیوئی پاول ترپ.این وسیله یک فرکانس RF بلند را تنظیم می‌کند که یون‌ها را فشرده به هم و به صورت دو بعدی نمایش می‌دهد،که البته بعد سومی‌هم خواهد بود که فوق‌العاده ضعیف است .به سبب اینکه یون‌ها شارژ یکسانی را دارند ،هرکدام دیگری را می‌راند و تمایل دارندکه خود را در یک خط مستقیم تنظیم کنند ،با فضایی برابر مانند مهره‌ای روی کشی لاستیکی. چنین طبقه‌بندی به آنها اجازه می‌دهد برای محاسبات کامپیوتری به عنوان گروهی‌ مهم ارتعاشات خاصی داشته باشند.

کوبیت ها مقدمتاً در لایه های درونی یون های مربوط به زمینه محیط مغناطیسی ذخیره می‌شوند .آنها به عنوان یون‌هایی هستند که با استفاده از پالس محیط‌های آهنربایی را به نوسان در می‌آورند. فایده تله یونها به این صورت است که بی‌نهایت تنومندندو طول آنها تقریباً با طول کوابیت ها در NMR برابری می‌کند.زمان زیادی طول خواهد کشید تا نمونه‌ای منطقی انجام شود.

برای تقسیم کوبیت ها بین یونها ،دانشمندان یونها را مرتعش می‌کنند ،هدف این است که یون‌ها را سرد کنند، و به این ترتیب بتوانند انها را کاملاً در گروه‌های خاص قرار دهند .با تزریق کمی انرژی ،یون‌ها شروع به ارتعاش می‌کنند ،اما برای اینکه بخشی از ماده کوانتوم باشد یون‌ها باید در موقعیتی بالا تر از موقعیت اولیه‌ قرار بگیرند و مرتعش شوند . پس از ارتعاش می‌توان به منظور ذخیره‌ی کوبیت‌ها استفاده کرد .چون تمامی یون‌ها در ارتعاش شرکت می‌کنند کوبیت‌ها بین آنها تقسیم می‌شوند، گویا حرکت و جنبش این مجموعه به یون‌ها امکان می‌دهد سریعاً اطلاعات را تقسیم کنند .چنین تقسیماتی ابتدا به IF و سپس به THEN اجازه‌ی عمل می‌دهد و دروازه منطقی کامپیوتر شکل می‌گیرد.برای مثال دستور‌العمل باید چنین باشد:اگر مرحله‌ی ارتعاش ۱ باشد ، تراشه‌ی کوبیت THEN در اولین لایه درونی جای خواهد گرفت.محققان در مؤسسه‌ی تحقیقاتی (NIST) نشان دادند که یک نوار ۴ یونه می تواند در دسترس قرار گیرد، و البته گفته شده که این تعداد می‌تواند قابل افزایش باشد.

حد‌اقل ۵ گروه در دور دنیا روی یون کامپیوتر های کوانتوم کار می‌کنند.اما تیم وین‌لندز در (NIST) به صورت گسترده رهبری این گروه ها را بر عهده دارند.که به عنوان ین سرد شده برلیم برای ارتعاش مراحل زمینی مورد استفاده قرار می‌گیرند.با استفاده از لیزری که روی یونها متمرکز می‌کنیم ،با اضافه شدن بر گروه روی میدان مغناطیسی ،محیط مغناطیسی دومی بر روی یون‌ها به وجود می‌آید که جایگاهی متفاوت با جایگاه یونها دارد . ارتعاش یون‌ها سبب نوسان میدان مغناطیسی می‌شود و هنگامی که فرکانس نوسان انرژی متفاوتی را بین دو لایه یون آزاد کند انرژی از اسپین به مکان ارتعاش منتقل می‌شود و به این وسیله از لایه های مرتعش کننده کوانتوم نقشه برداری می‌کنند.این یکی از مراحل اساسی کنترل دروازه NOT می‌باشد ودر سال ۱۹۹۵ تنها چند ماه پس از کیراک و آگهی‌های زولر نتیجه‌گیری شد .با خواندن اطلاعات که شامل طیف پراکنده یون‌ها می‌شد ،از آنجا که لایه های بالایی یونها می‌توانند پراکندگی قوی داشته باشند،لایه های پایینی اصلاً قادر به پراکندگی نخواهند بود .

تله یون همچنین محدودیت‌هایی هم خواهد داشت که از جمله آنها ناپیوستگی زمانی کوابیت‌ها بعد از انتقال به مکان‌های مرتعش شده می‌باشد، چون یون‌ها مورد حمایت می‌باشند ارتعاش با الکترون‌های سرگردان تقویت می‌شود و باعث این ناپیوستگی می‌شود.

جایگزینی‌ها

از آنجا که NMR مایع استقرار یافته است به دلیل مشکلات کار به خاطر درجه حرارت اتاق گروه‌های مختلفی در حال تحقیق هستند تا با دستکاری گونه های NMR این کار را زمانی انجام دهند که اتمها حالت جامد دارند پیشنهادی از طرف بروس‌کن از دانشگاه مری‌لند داده شد که توجه بسیاری را به خود جلب کرد ،وی عقیده داشت که هر صف یا ردیف از اتم ها در سیلیسیم را از نظر بپوشانند و البته این کار را با استفاده از یک لایه انجام دهند.

فقط در NMR لایه‌های هسته می‌توانند به وسیله امواج رادیویی با انرژی مناسب به هوا پرتاب شوند.البته این امواج رادیویی با ضربه‌ای ملایم به هر هسته وارد می‌شوند . حال اتم‌های فسفر الکترون مجرایی روی لایه خارجی‌شان دارند که اثر متقابلی روی لایه‌های هسته دارند ومجموعه پیچیده‌ای را تشکیل داده‌اند.ولتاژ باعث تغییر انرژی مورد نیاز هم در هسته و هم در اسپین می‌شود .بنابراین با تغییر فرکانس امواج رادیویی مورد نیاز ،هسته تلنگوری می‌خورد.پس با افزایش ولتاژ ،به یک الکترود خاص و حذف دسته با فرکانس جدید ،ایجاد هسته‌ای مجرد ممکن می‌شود.اما برای انجام یک آزمایش کنترل شده NOT ،دو کوبیت باید به مخمصه بیفتند .کن راهی برای این پدیده پیشنهاد کرد .ولتاژ پیشنهادی بین اتم های فسفر مجاور گروهی بود که می‌توانستند اثرات متقابل روی هم داشته باشند و البته اجازه می‌دادند که دو کوبیت هم عمل کنند.

اگر چه اصل تئوری در کل بسیار خوب بودمشکل اصلی ساختمان چنین دستگاههایی بود .همکاران کن روی این مسئله کار می‌کردند .در میانه کار در دانشگاه نیو سز والز در استرالیا رابرت‌کلارک رئیس تیم امیدوار است با تمامی موانعی که بر سر راه گروه کن قرار دارد فائق آید .ابتدا رفع مشکلاتی که دسته‌های اتمی می‌سازند و مانع می‌شوند اتم‌های فسفر در بین سیلیسیم جای گیرند .

کن آزمایشگاهی را برای مطالعه‌ی جنبه‌های دیگر وسیله‌اش تنظیم کرده است .ابتدا عمل یک یا دو کوبیت را باید کامل کرد .نتیجه را باید از روی هسته مشاهده کرد ،بار دوم کن بر روی خطوط بین هسته و اسپین‌های الکترونیک تمرکز کرد تا به جواب برسد .با حساسیت و دقت فراوان روی لایه‌های الکترون ،کن به این نتیجه رسید که امکان استنباط اسپین‌های هسته وجود دارد .اندازه‌گیری اسپین‌های یک الکترون مجرد هرگز ممکن نیست،اما کن گفت که به زودی ممکن خواهد شد.

نظر کن توجه بسیاری را جلب کرد چون بسیاری از این موارد منطقی به یکدیگر متصل شدند ،کاری که باید در طی زمانی طولانی انجام می‌گرفت .کلارک بر این عقیده است که دستکاری کوبیت‌ها ممکن است در کوتاه مدت امکان‌پذیر باشد.

پدیده‌های فوق،هدایت کوانتوم ،ممکن است فایده زیادی را به اثبات برساند .در سال۱۹۹۹ ،در دانشگاه دلف در هلند تیم به طراحی مداری پرداختند که قادر به ذخیره سازی و دستکاری کوبیت‌ها بود .مدار‌ها شامل دو یا سه نقطه اتصال برای امکان اندازه‌گیری مدار بود.

یک اینترنت کوانتوم

مشکلات در سنجش بسیاری از ایده‌ها بسیاری از دانشمندان را متقاعد می‌کند که اگر محاسبات کوانتوم مفید واقع شود ما مجبور خواهیم بود خط‌های ماهواره ‌های کوچک را نیز به هم مرتبط سازیم اما فرستادن اطلاعات کوانتوم از مکانی به مکان دیگر نوعی حقه است ،یکی از حق‌های انتخاب جابجایی فیزیکی کوبیت‌هاست ،اما آنها منشور های نا مناسب هستند در سال ۱۹۹۳ ، چارل‌بنت از آزمایشگاه یورک تاون و تعدادی از همکارانش به مورد جدیدی بر خوردند .

تلپرشن لینک‌های عمیق را مورد استفاده قرار می‌دهد که تنظیم بین یک نقطه ونقاط دیگر را برقرار می‌کند.تئوری‌های بنت می‌تواند به عنوان نوعی خط تلفن عمل کند و اطلاعات کوانتوم را بفرستد .به عبارت دیگر نوعی گیر انداختن مواد و فرستادن یکی از آنها به عنوان دریافت‌گر هنگام محافظت از دیگر نقطه‌ها به وجود می‌اید .فرایند ارتباط این دو نقطه در یک مسیر اجازه می‌دهد که اطلاعات کوانتوم از کوبیتی به کوبیت دیگر منتقل شود .

بنت و همکارانش ۴ سال انتظار کشیدند تا زحماتشان به ثمر رسید .در سال ۱۹۹۷ اتاق کوچکی در دانشگاه اینس‌براک، در استرالیا ،گروهی از فیزیک‌دانان با رهبری آنتن زنیگر اوین انتقال اطلاعلت را انجام دادند .او آنها را اندازه ۱ متر یا بیشتر ازیک نقطه آزمایشگاه به نقطه دیگر فرستاد .امروزه بیش از ۲ یا۳ سال بعد زلینگر روی قدم بعدی حدسیات خود کار می‌کند.

 

 منبع :پدیدا بزرگترین مرجع علمی ایرانیان

 

ارسال نظر