Geluidstrillingen kunnen informatie coderen en verwerken zoals kwantumcomputers

De evolutie van computers is altijd een race naar macht en miniaturisatie geweest. Vandaag staan ​​we aan de vooravond van een technologische revolutie die het spel zou kunnen veranderen: de kwantumcomputer. De kwetsbaarheid van deze systemen en hun behoefte aan extreme isolatie vormen echter aanzienlijke uitdagingen. Een team van onderzoekers van de Universiteit van Arizona stelt een alternatieve benadering voor: akoestiek gebruiken om bepaalde eigenschappen van kwantumcomputers na te bootsen.

Kwantumcomputers gebruiken qubits, die, in tegenstelling tot conventionele bits, in vele gesuperponeerde toestanden kunnen bestaan, naast de toestanden 1 en 0. Door deze superpositie kunnen kwantumcomputers een enorme hoeveelheid informatie tegelijk verwerken, waardoor alle mogelijkheden van hun kracht wenselijk worden Extreem. Het handhaven van deze superpositie is echter een ontmoedigende taak, aangezien de geringste verstoring van de omgeving deze kan vernietigen.

Het onderzoeksteam, onder leiding van Pierre Demer, is erin geslaagd een apparaat te maken dat het gedrag van een qubit nabootst, maar dan op veel grotere schaal. Hiervoor monteerden ze drie aluminium staven en gebruikten ze luidsprekers om trillingen aan één uiteinde van het geheel te veroorzaken. Door de frequenties van het geluid af te stemmen, waren ze in staat om gelokaliseerde “bits” geluid in de balken te vormen, die ze “phi-bits” noemden. Phi-bits kunnen worden gebruikt om informatie te coderen, net als qubits. Hun experimenten werden op 12 mei gepresenteerd tijdens een bijeenkomst van de Acoustical Society of America in Chicago, Illinois.

De belangrijkste innovatie van deze aanpak is dat deze bits tegelijkertijd kunnen bestaan ​​en niet onafhankelijk van elkaar zijn, wat betekent dat ze in een superpositietoestand kunnen worden gedwongen, net als qubits. Daarnaast heeft het team manieren ontwikkeld om eenvoudige berekeningen uit te voeren, zoals het veranderen van de toestand van een phi-bit van 1 naar 0, en om complexere toestanden te creëren die bepaalde eigenschappen gemeen hebben met kwantumsystemen met verstrengelde deeltjes.

Het is echter belangrijk op te merken dat deze benadering niet echt kwantumcomputing is. Zoals Gerd Leuch van de Universiteit van Erlangen-Neurenberg in Duitsland uitlegt, zijn er fundamentele grenzen aan de mate waarin een niet-kwantumsysteem een ​​kwantumsysteem kan simuleren. Kwantumobjecten hebben golfeigenschappen, wat betekent dat sommige van hun eigenschappen, zoals het vormen van superposities, kunnen worden nagebootst door andere golven, zoals geluid. Quantumobjecten hebben echter ook unieke interactie- en responsmodi die essentieel kunnen zijn om alle voordelen van quantumcomputing te benutten.

Een deur die opengaat in plaats van een grote doorbraak?

Hoewel de aanpak van Deymier en zijn team kwantumcomputers niet vervangt, biedt het wel een nieuwe weg voor het verkennen en begrijpen van kwantummechanica. Door bepaalde eigenschappen van qubits te simuleren, hebben ze een systeem gecreëerd dat kan dienen als toegangspoort tot een beter begrip van quantumcomputing en de mogelijke toepassingen ervan.

Akoestiek, als middel om kwantitatieve eigenschappen te simuleren, heeft verschillende voordelen. Ten eerste is het minder kwetsbaar dan “klassieke” kwantumsystemen, wat betekent dat het onder meer diverse en minder gecontroleerde omstandigheden kan werken. Bovendien maakt het het mogelijk om berekeningen uit te voeren die vergelijkbaar zijn met die van kwantumcomputers bij kamertemperatuur en over lange coherentietijden. Dit zou de weg kunnen effenen voor praktische toepassingen van kwantumcomputing in minder gecontroleerde omgevingen.

Het is echter belangrijk om te benadrukken dat deze aanpak nog in de kinderschoenen staat. Zoals Demir opmerkt, We hebben veel flexibiliteit in wat we hier kunnen doen. Het is een nieuw systeem waarvan we de grenzen nog niet hebben ontdekt. Het is daarom noodzakelijk om dit systeem te blijven onderzoeken en testen om het potentieel en de beperkingen ervan volledig te begrijpen.

Wat uiteindelijk kan worden geconcludeerd, is dat hoewel de eigenschappen met kwantumgedrag verkregen door akoestiek misschien niet voldoende zijn om een ​​puur kwantumsysteem te vervangen, ze kunnen dienen als een startpunt voor een beter begrip van deze revolutionaire technologie, of zelfs een uitbreiding op de stabiliteit verbeteren. . Door nieuwe manieren te verkennen om kwantumeigenschappen na te bootsen, kunnen we misschien enkele van de huidige uitdagingen van deze technologie overwinnen en dichter bij praktische toepassing brengen.

bron : JASA