Телепортація міфи та реальність
Ласкаво просимо У СВІТ ЗАГАДОК, ОПТИЧНИХ ІЛЮЗІЙ ТА ІНТЕЛЕКТУАЛЬНИХ РОЗВАГ Чи варто довіряти всьому, що ви бачите? Чи можна побачити, що ніхто не бачив? Чи правда, що нерухомі предмети можуть рухатися? Чому дорослі та діти бачать один і той самий предмет по-різному? На цьому сайті ви знайдете відповіді на ці та багато інших питань.
Вітання! Хочеш стати одним із нас? Визначся Якщо ти вже один із нас, то вхід тут.
У мові ескімосів для найменування снігу існує понад 20 слів.
Телепортація: міфи та реальність
Двом незалежним групам фізиків - з Національного інституту стандартів та технологій США та з університету Інсбрука в Австрії - вдалося вперше реалізувати телепортацію квантового стану іонів. Їх досягнення може стати важливим кроком на шляху до створення квантових комп'ютерів та інших пристроїв обробки та передачі квантової інформації.
Сучасна телепортація не дуже гра розуму: дослідження в цій галузі мають найважливіше прикладне значення для створення принципово нового покоління квантових комп'ютерів незмірно вищої потужності, ніж нинішні. Інформація буде передаватися в них описаним чином і вимірюватиметься не в бітах, а кубітах.
Читачів, що засмутилися, з приводу неможливості миттєвих подорожей у далекі краї можемо заспокоїти. Крім описаний вище телепортації існує ще так звана дірочна телепортація, коли об'єкт провалюється в інший вимір.
Така телепортація цілком підходить для нас, людей. Але щодо цього предмета не лише експериментів, а й теорії навіть переконливої поки що не створено. Одні невиразні припущення.
Трохи теорії для допитливих про квантові комп'ютери
Як відомо, головною перешкодою по дорозі створення квантових комп'ютерів є швидке руйнування ніжної квантової інформації зовнішнім шумом. Одиниця квантової інформації кубит, здатна представляти або логічний нуль, або одиницю, або те й інше одночасно, реалізується як квантового стану фотона, атома, іона або іншої мікрочастинки. Це базовий блок квантового комп'ютера. Поки що в наукових лабораторіях вдало провести квантові обчислення лише для кількох кубитів, чого, зрозуміло, недостатньо для практичних розрахунків. І що більше кубитів у квантовому комп'ютері, то швидше руйнується інформація.
Щоб обійти цю проблему, Нілл запропонував організувати всі кубіти квантового комп'ютера в просту пірамідальну структуру з невеликих блоків кубітів. Квантові дані телепортуватимуться з рівня на рівень і постійно перевірятимуться на цілісність. За такої ієрархічної структури комп'ютера обчислення можна буде проводити, навіть якщо ймовірність помилки одного кубіту під час розрахунків становить три відсотки. А цього рівня вже досягнуто в експериментах на іонних квантових комп'ютерах. Немає проблем і з телепортацією квантової інформації.
Сьогодні, щоб забезпечити надійну роботу всього кількох кубитів, потрібно буде створити три рівні ієрархії і оперувати з 36 кубитами тільки на нижньому рівні. Однак це все ж таки краще, ніж нічого. І баланс між надмірністю та надійністю обчислень у схемі Нілла помітно краще, ніж за інших підходів. Тим більше, що вимоги до надмірності архітектури комп'ютера можуть бути значно знижені при зменшенні рівня помилок.
В іншій роботі великої групи європейських учених, яка координується з Віденського університету, впершевдалося експериментально реалізувати "односпрямовані" квантові обчислення, запропоновані теоретиками Раусзендорфом та Брігелем (Raussendorf, Briegel) у 2001 році.
Однонаправлений квантовий комп'ютер принципово відрізняється від звичайного квантового комп'ютера і змушує вчених переосмислити саму концепцію квантових обчислень. У звичайному квантовому комп'ютері спочатку готуються початкові квантові стани кубітів, потім алгоритм обчислень реалізується шляхом послідовності маніпуляцій, що обертаються в часі зі станами кубітів, а результат обчислень вимірюється. Саме здійснення оборотних маніпуляцій, тобто "переплутування" станів кубитів, які легко руйнуються будь-яким шумом, викликає основні труднощі.
В односпрямованому квантовому комп'ютері кластер із квантових частинок спочатку готується в сильно "переплутаному" стані, а алгоритм квантових обчислень зводиться до послідовності незворотних вимірів станів кубітів.
Необоротність обчислень, які набагато менше псуються шумом, і змушує називати комп'ютер односпрямованим. Теоретики показали, що односпрямованим способом можна реалізувати алгоритм пошуку Гровера (Grover), а до нього, як відомо, можна звести решту "непідйомних" алгоритмів, що вирішуються на звичайному комп'ютері лише прямим перебором всіх варіантів відповіді. В експерименті було споруджено односпрямований комп'ютер на чотирьох кубітах, що фізично реалізуються станами поляризації чотирьох фотонів. Експериментальна установка є складною комбінацією імпульсних лазерів, поляризаційних фільтрів, нелінійних оптичних кристалів і фотоприймачів. Чотири фотони були приготовлені в "переплутаному" квантовому стані, а потім низка вимірювань їх поляризації дозволила успішно.виконати алгоритм Гровера. Зрозуміло, чотири кубіти - це небагато, але на даному етапі найважливіше експериментальне підтвердження концепції.
Поки що порівняно молодий напрямок односпрямованих квантових обчислень розвинений слабший за традиційний. Однак саме з ним ряд фахівців пов'язує великі надії на створення в найближчому майбутньому квантових комп'ютерів для практичних обчислень. Чи вдасться це вченим, сказати важко, але, судячи з того, що постійно пропонуються нові вирішення старих проблем, їхні надії аж ніяк не є безпідставними.
За матеріалами газети Annons (для українців у Німеччині). Надіслала ELEM. Computerra, Nature тощо