นักคณิตศาสตร์กล่าวว่าข้อบกพร่องของโทโพโลยีในผลึกเหลวคล้ายกับควอนตัมบิต

ข้อบกพร่องทอพอโลยีในผลึกเหลวมีความคล้ายคลึงกับควอนตัมบิตทางคณิตศาสตร์ นักวิจัยในสหรัฐอเมริกาได้แสดงให้เห็นในทางทฤษฎี หากสามารถนำระบบที่ใช้หลักการนี้ไปใช้จริงได้ ข้อดีหลายประการของคอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถรับรู้ได้ในวงจรแบบคลาสสิก โดยหลีกเลี่ยงความท้าทายจำนวนมากที่ผู้พยายามพัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ใช้งานได้จริงต้องเผชิญผลึกเหลวแบบเนมาติกคือโมเลกุลที่มีรูปร่างเป็นแท่งซึ่งมีแนวโน้มที่จะเรียงตัวกันและการจัดตำแหน่งสามารถถูกควบคุมโดยสนาม

ไฟฟ้า ใช้ในระบบแสดงผลที่พบได้ทั่วไปในโทรศัพท์มือถือ นาฬิกา 

และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ ข้อบกพร่องของโทโพโลยีเกิดขึ้นในผลึกเหลวแบบ nematic เมื่อการจัดตำแหน่งเปลี่ยนไป ความคล้ายคลึงกันของระบบเหล่านี้กับโลกควอนตัมนั้นเป็นที่รู้กันมาระยะหนึ่งแล้ว ในปี พ.ศ. 2534 ปิแอร์-กิลส์ เดอ เจนส์ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์จากการตระหนักว่าฟิสิกส์ของตัวนำยิ่งยวดสามารถนำมาประยุกต์ใช้กับข้อบกพร่องในผลึกเหลวได้เช่นกัน

ตอนนี้ นักคณิตศาสตร์ประยุกต์ Žiga Kos และJörn Dunkelจาก Massachusetts Institute of Technology ได้พิจารณาว่าผลึกเหลวแบบ nematic สามารถพิสูจน์ได้ว่ามีประโยชน์ในฐานะแพลตฟอร์มการคำนวณแบบใหม่หรือไม่

พื้นที่สถานะมิติที่สูงขึ้น

Dunkel กล่าวว่า “เราทุกคนรู้จักและใช้คอมพิวเตอร์ดิจิทัล และทราบมานานแล้วว่าผู้คนกำลังพูดถึงกลยุทธ์ทางเลือก เช่น คอมพิวเตอร์ที่ใช้ของเหลวหรือระบบควอนตัมที่มีพื้นที่สถานะในมิติที่สูงกว่า เพื่อให้คุณสามารถเก็บข้อมูลได้มากขึ้น” Dunkel กล่าว “แต่ก็มีคำถามว่าจะเข้าถึงมันได้อย่างไรและจัดการกับมันอย่างไร”

Google และ IBM ได้ผลิตคอมพิวเตอร์ควอนตัมโดยใช้ควอนตัมบิตที่มีตัวนำยิ่งยวด (คิวบิต) ซึ่งต้องการอุณหภูมิในการแช่แข็งเพื่อป้องกันการคลายตัว ในขณะที่ Honeywell และ IonQ ใช้ไอออนดักจับ ซึ่ง

ต้องการเลเซอร์ที่มีความเสถียรสูงเพื่อดำเนินการประตูระหว่าง

ไอออนในกับดักไฟฟ้า ทั้งสองมีความก้าวหน้าอย่างน่าทึ่ง และโปรโตคอลอื่น ๆ เช่น qubits อะตอมที่เป็นกลางนั้นอยู่ในขั้นตอนก่อนหน้าของการพัฒนา อย่างไรก็ตาม ทั้งหมดนี้ใช้โปรโตคอลที่ละเอียดอ่อนและเชี่ยวชาญสูง ซึ่งไม่ได้นำไปใช้ในระบบคริสตัลเหลว

ในงานใหม่ของพวกเขา นักวิจัยได้แสดงให้เห็นว่า แม้ว่าฟิสิกส์จะแตกต่างกัน แต่เราสามารถวาดการเปรียบเทียบทางคณิตศาสตร์ระหว่างพฤติกรรมของโทโพโลยีที่บกพร่องในผลึกเหลวและพฤติกรรมของคิวบิตได้ ดังนั้นจึงเป็นไปได้ในทางทฤษฎีที่จะรักษา “n-bits” (nematic bits) เหล่านี้ตามที่นักวิจัยเรียกมัน ราวกับว่ามันเป็น qubits – และใช้พวกมันเพื่อดำเนินการอัลกอริทึมการคำนวณควอนตัม แม้ว่าฟิสิกส์จริงที่ควบคุมพฤติกรรมของพวกเขาสามารถ อธิบายได้อย่างคลาสสิก

นอกเหนือจากการคำนวณแบบคลาสสิก

หรืออย่างน้อยนั่นคือแผน นักวิจัยได้แสดงให้เห็นว่า n-bit เดี่ยวควรทำงานเหมือน single qubits ดังนั้น n-bit gate เดียวจึงเทียบเท่าในทางทฤษฎีกับ single qubit gate: “มี gate อื่นๆ ในคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ทำงานบน qubits หลายตัว” Dunkel อธิบาย ” และสิ่งเหล่านี้จำเป็นสำหรับการคำนวณควอนตัมสากล นี่คือสิ่งที่เราไม่มีในขณะนี้สำหรับประตูผลึกเหลว” อย่างไรก็ตาม Dunkel กล่าวว่า “เราสามารถทำสิ่งที่นอกเหนือไปจากการคำนวณแบบดั้งเดิมได้”

นักวิจัยกำลังทำงานเชิงทฤษฎีต่อไปโดยหวังว่าจะได้รับความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับการทำแผนที่ทางคณิตศาสตร์ระหว่างหลาย qubits และหลาย n-bits เพื่อยืนยันว่าการเปรียบเทียบนั้นใกล้เคียงกันเพียงใด พวกเขายังทำงานร่วมกับนักฟิสิกส์ของสสารที่พยายามสร้างประตูในห้องปฏิบัติการ “เราหวังว่าจะเกิดขึ้นในอีก 1-2 ปีข้างหน้า” Dunkel กล่าว

Dunkel และ Kos อธิบายการศึกษาของพวก เขาในบทความในScience Advances Daniel Bellerนักฟิสิกส์ทฤษฎีและการคำนวณแห่งมหาวิทยาลัยจอห์น ฮอปกินส์ ในสหรัฐอเมริกา ประทับใจมาก: “ผมชอบบทความนี้มาก” เขากล่าว; “ฉันคิดว่ามันอาจจะสำคัญมาก” เขาตั้งข้อสังเกตถึงการอ้างสิทธิ์ขั้นสูงสำหรับความสามารถของคอมพิวเตอร์ควอนตัมในการเรียกใช้อัลกอริทึมโดยใช้ทรัพยากรมากเกินไปหรือนานเกินไปที่จะทำให้เป็นไปได้ในคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิก และกล่าวว่า “งานนี้เสนอว่าแนวคิดเหล่านั้นอาจทดสอบได้และการคำนวณเหล่านั้น การเร่งความเร็วทำได้ในระบบที่ไม่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิที่เย็นจัดหรือป้องกันการคลายตัวของควอนตัม” เขากล่าวเสริมว่า “เป็นการสาธิตทางทฤษฎีและการคำนวณที่ยอดเยี่ยม เนื่องจากฟิสิกส์เป็นหัวใจสำคัญของวิทยาศาสตร์เชิงทดลอง จึงควรตรวจสอบโดยการทดลองในครั้งต่อไป” ตัวอย่างเช่น เขาเตือนว่าการตระหนักถึงสมมติฐานบางอย่างที่ใช้ในแบบจำลอง

แนะนำ : รีวิวซีรี่ย์เกาหลี | ลายสัก | รีวิวร้านอาหาร | โทรศัพท์มือถือ ราคาถูก | เรื่องย่อหนัง