Квантовата революция: учени от MIT създадоха първия в света управляем фотонен вероятностен бит
Вакуумът не е пустош, а флуктуиращо пространство.
Даниел Десподов преди 32 секунди 1 СподелиНай-четени
IT НовиниЕмил Василев - 11:30 | 13.07.2023100 пъти по-бърз от Wi-Fi и доста по-безопасен: признат е светлинният безжичен стандарт Li-Fi
IT НовиниТеодора Александрова - 15:46 | 11.07.2023Сензори регистрират „ тиха заплаха “: земята под градовете се повдига с 12 мм
IT НовиниДаниел Десподов - 15:31 | 12.07.2023Следващо потомство проточна батерия чупи всички върхове
Даниел Десподовhttps://www.kaldata.com/Новинар. Увличам се от модерни технологии, осведомителна сигурност, спорт, просвета и изкуствен интелект.Квантовата случайност е неповторимо свойство на квантовата физика, което се демонстрира в по този начин наречените „ вакуумни флуктуации„. Вакуумът е пространство без материя или светлина, само че на квантово равнище даже това „ празно “ пространство е подложено на промени или флуктуации. Представете си умерено море, което внезапно е обхванато от талази – сходно е на това, което се случва във вакуума. По-рано тези флуктуации даваха опция на учените да генерират инцидентни цифри. Те са виновни и за доста от удивителните феномени, които учените, занимаващи се с квантови проучвания, откриха през последните 100 години.
Откритията са оповестени в списание Science. Автори на публикацията са постдокторантите от Масачузетския софтуерен институт Чарлз Рок-Карм и Яник Саламин, професорите от Масачузетския софтуерен институт Марин Солячич, Джон Йоанопулос и техни сътрудници.
Традиционно компютрите работят в детерминистичен режим, изпълнявайки указания малко по малко, като следват набор от авансово избрани правила и логаритми. В тази парадигма, в случай че една и съща интервенция се извърши неведнъж, постоянно се получава еднакъв резултат. Този детерминистичен метод е в основата на нашата цифрова епоха, само че той си има своите ограничавания, изключително когато става въпрос за моделиране на физическия свят или усъвършенстване на комплицирани системи – задания, които постоянно включват голямо количество несигурност и случайност.
Тук на сцената се появява концепцията за вероятностни калкулации. Вероятностните изчислителни системи употребяват присъщата на избрани процеси случайност за осъществяване на изчисленията. Те не дават единствено един „ верен “ отговор, а дават набор от вероятни резултати със съответните вероятности. Това ги прави подобаващи за моделиране на физични феномени и решение на оптимизационни задания, при които могат да съществуват голям брой решения и при които проучването на разнообразни благоприятни условия може да докара до най-хубавото решение.
Въпреки това практическото използване на вероятностните калкулации в предишното се е сблъсквало с една съществена спънка: неналичието на надзор върху вероятностните разпределения, свързани с квантовата случайност. Изследване на екип от Масачузетския софтуерен институт обаче разкрива допустимо решение.
По-конкретно, учените са посочили, че въвеждането на едва лазерно „ отклоняване “ в оптичен параметричен осцилатор – оптична система, която по натурален метод генерира инцидентни цифри – може да послужи като контролируем източник на изместена или отклонена “ квантова случайност.
„ Въпреки обширните проучвания на тези квантови системи, въздействието на доста слабото поле на отклоняване остава неразучено “, отбелязва Чарлз Рок-Карм, един от откривателите. „ Нашето изобретение на следена квантова случайност освен ни разрешава да преразгледаме десетилетни концепции в квантовата оптика, само че и открива капацитет във вероятностните калкулации “.
Екипът сполучливо показва способността да манипулира вероятностите, свързани с изходните положения на оптичен параметричен осцилатор, като по този метод сътвори първия в света контролируем фотонен вероятностен обичай (p-bit). Освен това системата сподели сензитивност към времевите вариации на импулсите на отклоняващото се поле, даже надалеч под равнището на един фотон.
Яник Саламин, различен член на екипа, отбелязва:
„ Нашата фотонна система за генериране на р-битове понастоящем е способна да генерира 10 000 бита в секунда, всеки от които може да следва случайно биномно систематизиране. Очакваме тази технология да се развие през идващите години, което ще докара до по-високи скорости на фотонните р-битове и по-широк набор от приложения “.
Професор Марин Солячич от Масачузетския софтуерен институт (MIT) акцентира необятните последствия от работата:
„ Като трансформираме вакуумните флуктуации в контролируем детайл, ние разширяваме границите на вероятното в региона на квантовите вероятностни калкулации. Перспективата за моделиране на комплицирана динамичност в области като комбинаторната оптимизация и симулациите на квантова хромодинамика върху кристална решетка е доста вълнуваща “.
