memristor cuantic: o unitate de aritmetică bazată pe memorie

O imagine abstractă menită să evoce un procesor electronic complex.

Calculul cuantic a apărut cu salturi și limite în ultimii câțiva ani. De fapt, odată ce marile companii de tehnologie precum IBM, Microsoft și Google au început să-și manifeste interesul, au încetat să fie urmărite. Cu toate acestea, cercetările continuă asupra elementelor de bază ale calculului cuantic și sunt, pentru mine, mai interesante decât realizările inginerești ale laboratoarelor comerciale (care sunt încă absolut necesare).

În conformitate cu interesele mele, un grup de cercetători a demonstrat recent primul memristor cuantic. Acesta ar putea fi un pas crucial în aducerea unui fel de rețea neuronală extrem de eficientă în domeniul calculului cuantic fără un număr mare de conexiuni cuantice.

Memristori și adiție cuantică

Conceptul de memristor datează din anii 1970, dar a rămas mult timp ca un ciorap sub mașina de spălat: uitat și deloc ratat. Ideea de bază este că curentul care curge prin memristor depinde nu numai de tensiunea aplicată la borne, ci și de Data a tensiunii aplicate. Aplicațiile fizice ale memristoarelor oferă o mare promisiune pentru calcularea cu putere redusă, deoarece pot fi folosite pentru a face memorie eficientă din punct de vedere energetic.

Un memristor cuantic, atunci când este privit în lumina informațiilor cuantice, este puțin mai complex. Un qubit, care stochează un singur bit de informație cuantică în starea sa cuantică, nu are neapărat o valoare de bit bine definită. În loc ca un număr rațional să fie unul sau un zero rațional, acesta poate fi într-o stare de suprapunere cuantică. Valoarea unui qubit este cunoscută doar atunci când îl măsurăm – măsurarea indică întotdeauna fie un unu, fie un zero. The Probabil Obținerea unuia logic (sau zero) este guvernată de proprietățile suprapunerii cuantice.

Sarcina unui computer cuantic este de a modifica ușor aceste posibilități prin interacțiuni cu alte stări de suprapunere cuantică, astfel încât rezultatele să poată fi citite.

Acum, gândiți-vă la un memristor în această schemă. Memristorul trebuie să modifice starea cuantică a qubitului pe baza valoarea a qubitilor anteriori. Aceasta înseamnă două lucruri. În primul rând, memristorul trebuie să păstreze proprietățile cuantice ale qubitului (altfel nu mai pot fi efectuate operații). În al doilea rând, pentru a determina starea sa internă, memristorul trebuie să măsoare qubiții, ceea ce îi șterge proprietățile. Într-un fel, acest lucru înseamnă că un memristor cuantic perfect nu poate exista (pentru referință, există doi teoreticieni care sunt contrariați de ideea unui memristor clasic, deci aceasta nu este o zonă nouă).

împărţi diferenţa

Această discrepanță nu i-a descurajat pe cercetători, ei au putut oricum să creeze un memristor cuantic. Să începem cu esența ideii. Imaginează-ți că ai o oglindă imperfectă. Dacă vizați oglinda cu un singur foton de lumină, fotonul fie va fi reflectat de oglindă, fie va fi transmis, cu o probabilitate care depinde de gradul de reflectare a oglinzii. Să presupunem că numărați fotonii trimiși și folosiți acest număr pentru a schimba reflexia oglinzii. Acest lucru creează efectiv un memristor – dar nu un memristor cuantic.

Pentru a adăuga fericire cantitativă, trebuie să modificăm puțin experiența. Înlocuim sursa de lumină cu una care trimite fascicule care conțin fie un singur foton, fie niciun foton (o stare de suprapunere a unui singur foton sau zero). Fasciculele reflectate de oglindă își păstrează starea de suprapunere și pot fi utilizate pentru calcule viitoare, în timp ce fasciculele care sunt trimise sunt măsurate pentru a modula reflexia oglinzii. Acum avem o memorie cuantică completă: probabilitatea unei reflectări viitoare de qubit de către oglindă este modulată de Curent Țara Qubit.

Implementarea acestui lucru în practică este puțin mai complexă, iar cercetătorii au folosit proprietăți fotonice diferite decât doar numărul de fotoni. Cu toate acestea, comportamentul (și modelul matematic) sunt același, iar memristorul cuantic a funcționat conform așteptărilor.

READ  Incendiile constante ale SpaceX Starship sunt de bun augur pentru lansare la sfârșitul acestei săptămâni

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.