Categories: Facebook

Το Caltech αποδεικνύει ότι υπάρχουν όρια ακόμα και στην κβαντική πληροφορική


Για δεκαετίες, η κβαντική πληροφορική έχει παρουσιαστεί ως η επόμενη μεγάλη επανάσταση μετά το πυρίτιο. Η υπόσχεση ήταν ότι τα qubits, ικανά να υπάρχουν ταυτόχρονα σε πολλαπλές καταστάσεις, θα επέτρεπαν στους επιστήμονες να επιλύουν προβλήματα που για τα συμβατικά μηχανήματα μοιάζουν αδιανόητα. Όμως, μια νέα μελέτη από το California Institute of Technology (Caltech) βάζει φρένο στον ενθουσιασμό και υπενθυμίζει πως ακόμα και η πιο προχωρημένη τεχνολογία δεν μπορεί να παρακάμψει τους θεμελιώδεις νόμους της Φυσικής.

Η ερευνητική ομάδα υπό τον Thomas Schuster εντόπισε μια κατηγορία προβλημάτων που κανένας κβαντικός αλγόριθμος δεν μπορεί να λύσει αποτελεσματικά. Η μελέτη εστιάζει στη δυσκολία προσδιορισμού των κβαντικών φάσεων της ύλης όταν το σύστημα βρίσκεται σε άγνωστη κβαντική κατάσταση. Με απλά λόγια, ακόμη και οι πιο εξελιγμένοι κβαντικοί υπολογιστές δεν μπορούν να αναγνωρίσουν ορισμένες θεμελιώδεις ιδιότητες του ίδιου τους του κόσμου.

Για να κατανοήσει κανείς τη σημασία της ανακάλυψης, πρέπει πρώτα να αντιληφθεί ότι οι φάσεις της ύλης (όπως στερεό, υγρό ή αέριο) αποκτούν εντελώς διαφορετική σημασία σε κβαντικό επίπεδο. Σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες, κοντά στο απόλυτο μηδέν, εμφανίζονται νέες, εξωτικές καταστάσεις ύλης, καθοριζόμενες από φαινόμενα όπως οι κβαντικές διακυμάνσεις και οι συσχετίσεις. Οι λεγόμενες τοπολογικές φάσεις ή οι συμμετρικά προστατευμένες φάσεις είναι σήμερα στο επίκεντρο της έρευνας, επειδή υπόσχονται να αποτελέσουν τη βάση για πιο σταθερούς και ισχυρούς κβαντικούς υπολογιστές.

Το πρόβλημα, όπως εξηγεί ο Schuster, είναι ότι ο εντοπισμός αυτών των φάσεων δεν είναι πάντα εφικτός. Η δυσκολία εξαρτάται από το πόσο οι ιδιότητες ενός κβαντικού συστήματος παραμένουν αλληλοσυνδεδεμένες στον χώρο. Όταν αυτή η παράμετρος αυξάνεται ταχύτερα από τον λογάριθμο του μεγέθους του συστήματος, ο απαιτούμενος χρόνος υπολογισμού αυξάνεται με υπερπολυωνυμικό ρυθμό, ταχύτερα δηλαδή από οποιαδήποτε δύναμη του αριθμού των σωματιδίων. Σε πρακτικό επίπεδο, αυτό σημαίνει ότι η πολυπλοκότητα του προβλήματος εκτοξεύεται και το καθιστά αδύνατο να λυθεί σε εύλογο χρόνο, ακόμη και με κβαντικούς υπολογιστές.

Η ανακάλυψη του Caltech έρχεται να υπογραμμίσει ένα ουσιώδες γεγονός: η κβαντική υπεροχή έχει όρια. Ναι, οι κβαντικοί υπολογιστές μπορούν να επεξεργάζονται τεράστιες ποσότητες πληροφορίας και να προσομοιώνουν φυσικά φαινόμενα που για τα συμβατικά μηχανήματα είναι απροσπέλαστα. Όμως δεν μπορούν να παραβούν τους ίδιους τους φυσικούς νόμους που τους διέπουν. Υπάρχουν προβλήματα των οποίων η φύση (όχι το υλικό ή το λογισμικό) επιβάλλει ένα απόλυτο όριο στην υπολογιστική δυνατότητα.

Αυτό σημαίνει ότι ορισμένες καταστάσεις της ύλης, αν και μπορούν να περιγραφούν θεωρητικά, παραμένουν πειραματικά «αόρατες». Δεν μπορούν να αναγνωριστούν ούτε με τις πιο εξελιγμένες κλασικές μεθόδους, ούτε με τα πιο φιλόδοξα κβαντικά πρωτόκολλα.

Αν και η διαπίστωση αυτή μοιάζει απογοητευτική, έχει και μια πιο θετική όψη. Η αναγνώριση αυτών των θεμελιωδών ορίων προσφέρει στους φυσικούς ένα σαφέστερο χάρτη του τι είναι και τι δεν είναι δυνατό να υπολογιστεί. Όπως οι θεωρίες της σχετικότητας και της θερμοδυναμικής έθεσαν κάποτε τα όρια για την κλασική φυσική, έτσι και αυτή η νέα κατανόηση των ορίων της κβαντικής πληροφορίας ίσως οδηγήσει σε πιο ρεαλιστικά και τελικά πιο χρήσιμα μοντέλα.

[source]



Πηγή

iTech News

Leave a Comment
Share
Published by
iTech News

Recent Posts

Αυξήσεις τιμών έως 200 ευρώ στις κονσόλες Xbox Series X και Series S στην Ευρώπη

Σύνοψη Αύξηση της τάξεως των 150 έως 200 ευρώ σε όλες τις εκδόσεις των Xbox…

19 λεπτά ago

Οι επιστήμονες έμειναν άφωνοι: Μοντέλο AI βρήκε λύση σε διάσημο γρίφο που βασάνιζε μαθηματικούς επί 80 χρόνια

Η εξέλιξη έχει προκαλέσει συζήτηση επειδή ανοίγει ένα νέο κεφάλαιο στη σχέση μεταξύ ανθρώπινης δημιουργικότητας…

11 ώρες ago

Πρώτο trailer με τους Olivia Colman και Alexander Skarsgård

Υποδεχόμαστε με μεγάλο ενδιαφέρον το πρώτο επίσημο trailer της ταινίας Wicker, ενός ιδιαίτερου κωμικού παραμυθιού…

11 ώρες ago

Το ρόβερ Curiosity της NASA εντόπισε τεράστια έκταση με πολυγωνικά ρήγματα στον Άρη

Σύνοψη Το ρόβερ Curiosity της NASA κατέγραψε πανοραμικές εικόνες που αποκαλύπτουν μια εξαιρετικά εκτεταμένη περιοχή…

11 ώρες ago

Προειδοποιητικά γενετικά σημάδια χρόνια πριν την εμφάνιση συμπτωμάτων

Σύνοψη Επιστήμονες από το ινστιτούτο Wellcome Trust Sanger ανακάλυψαν ότι η πορεία εξέλιξης των χρόνιων…

11 ώρες ago

Διαθέσιμο στην Ευρώπη με διπλή κάμερα από €619

Σύνοψη Επεκτείνεται παγκοσμίως (εκτός της Κίνας) η διαθεσιμότητα του νέου DJI Osmo Pocket 4P, με…

11 ώρες ago

Αυτό το site χρησιμοποιεί cookies, για την παροχή των υπηρεσιών της, να προσαρμόσετε τις διαφημίσεις και να αναλύσει την επισκεψιμότητα. Με τη χρήση αυτής της ιστοσελίδας, συμφωνείτε με τη πολιτική χρήση των cookies.