1176 майорана фермион и декогеренция квантовой запутанности что, если электрическая энергия не ослабевает во время передачи?
Что, если бы компьютер обладал экспоненциальной скоростью вычислений и идеальной точностью?
Профессор Дункан Холдейн однажды попытался ответить на этот вопрос. Осенью 2016 года этот физик и двое его друзей получили Нобелевскую премию по физике за «теоретические открытия топологических фазовых переходов и топологических фаз вещества»!
Проще говоря, с помощью различных строгих экспериментов они обнаружили, что даже самая маленькая микроскопическая материя может проявлять макроскопические свойства и иметь топологическую фазу.
Чтобы понять, что это значит, требовалось понимание топологии.
Все знали, что математики смотрят на проблемы с другой точки зрения. Они часто видели вещи по их сути. Топология — это дисциплина, изучающая геометрические формы и пространства, которые остаются неизменными в результате преобразований.
Одним из наиболее классических примеров топологии было то, что кофейная кружка и пончик были топологически одинаковы, потому что точно так же, как пончик, кофейная кружка имела отверстие в ручке.
Поскольку у них обоих было одно отверстие, можно было превратить пончик в кофейную кружку с помощью плавного процесса деформации и наоборот… хотя это может показаться непонятным большинству людей или даже необъяснимым, но на самом деле этот математический метод преобразования внес свой вклад во многие интересные открытия в других областях.
Это было особенно верно в области физики и материалов, многие удивительные открытия в 1980-х годах были получены с помощью топологических методов, которые обеспечили теоретическую основу.
В течение долгого времени люди привыкли применять топологию для решения макромасштабных задач. До сих пор не было подтверждено, можно ли использовать топологию для субатомных частиц, таких как электроны и фотоны.
Поскольку на эти крошечные частицы действовали особые законы квантовой физики, их размеры, положение и даже форма постоянно находились в неопределенном состоянии.
Однако Нобелевская премия по физике 2016 года дала окончательный ответ на этот вопрос.
А именно, что эти субатомные частицы в микроскопическом мире обладают топологическими характеристиками!
Эта теория, очевидно, не имела никакого влияния на обычную повседневную жизнь людей, но это открыло новый мир для области электронной техники!
Благодаря чудесному квантовому миру эти материалы демонстрировали удивительную стабильность и замечательные свойства в особой фазе материи. Наиболее типичным примером являются топологические изоляторы.
Эта характеристика была обнаружена в графеновых материалах, что непосредственно привело к рождению сверхпроводящего материала SG-1 на основе углеродных чипов.
С другой стороны, это свойство также способствовало исследованиям в области квантовых вычислений.
Квантовый компьютер использовал принцип, согласно которому субатомные частицы могут находиться в разных состояниях одновременно, и они могут хранить информацию в так называемом квантовом бите (кубите). Благодаря этой характеристике квантовые компьютеры могли решать задачи экспоненциально быстрее, чем традиционные компьютеры.
Однако проблема заключалась в том, что субатомные частицы, которые хранили эти данные, были хрупкими и нестабильными. Даже небольшое возмущение может изменить его состояние.
Именно это и было” декогеренцией». В среде квантовой механики любое возмущение может изменить или даже свернуть запутанное состояние кубита!
Одним из способов решения этой проблемы было использование либо шумоподавления, либо противоинтерференционной технологии, либо и того, и другого. Независимо от того, какой технический маршрут был выбран, они должны были найти способ стабилизировать субатомные частицы.
Это была одна из главных проблем в исследованиях и разработках квантовых компьютеров.
Это было также то, что Лу Чжоу исследовал…
Цзиньлинский Институт перспективных исследований, подземная лаборатория третьего уровня.
Пустое помещение, которое использовалось как запасное помещение для хранения образцов, теперь заполнялось только что приобретенным оборудованием.
Они включали многофункциональные машины для измерения физических свойств, шагомеры, вибрирующие магнитометры образцов, высокотемпературные и низкотемпературные тестеры магнитосопротивления и сублимационную сушилку in Situ. Хотя это был не полный набор оборудования, в нем было все необходимое.
Кроме того, в дополнение к этим немногим необходимым элементам оборудования для исследования углеродных материалов, у него также был УФ-отверждаемый 3D-принтер с точностью до 8 микрон. Это в основном использовалось для печати пластиковых форм, используемых в экспериментах.
Тонкая пленка размером с большой палец была аккуратно помещена в магнетронную распылительную машину для атомного осаждения. Лу Чжоу тщательно использовал данные эксперимента, чтобы установить новые экспериментальные параметры на компьютере.
Покончив со всем этим, он наконец вздохнул с облегчением и нажал кнопку enter на клавиатуре.
Загорелся зеленый сигнальный огонек. Внутри лаборатории заработала машина.
Лу Чжоу взял свою кружку с кофе и сел на стул. Он посмотрел на часы и задумался, как бы убить время. Внезапно сбоку пролетел беспилотник Сяо ая.
Сяо Ай: [Мастер, Мастер! Только что произошло нечто потрясающее! (≧ω≦*)]
Лу Чжоу посмотрел на маленький экран, парящий в воздухе, и спросил: «Ты выровнялся?”
Сяо Ай: [Что? Вы знали? (°△°|||)]
Лу Чжоу: “…”
Эта штука действительно поднялась … или опустилась?
Лу Чжоу вздохнул и проигнорировал искусственную задержку. Он закрыл глаза и вошел в системное пространство.
Накопление очков опыта искусственного интеллекта было синхронизировано с точками опыта информатики. Как только уровень Сяо ая поднялся до 4-го уровня, его уровень информатики поднялся с 4-го на 5-й уровень.
Даже если он не был в системном пространстве, он все равно мог видеть уведомление о своем обновлении.
[…]
[G. Информатика: Уровень 5 (0/300 000)]
После того, как Лу Чжоу посмотрел на свою характерную панель, он потер подбородок.
Точно так же, как он предполагал, он мог бы получить очки опыта искусственного интеллекта, позволив Сяо Аю наблюдать за поведением людей в мире виртуальной реальности. На самом деле, казалось, что искусственный интеллект зависит от социологических знаний.
Однако Лу Чжоу не обращал особого внимания на успехи Сяо ая. Проверив свою характеристическую панель в системном пространстве, он вернулся в реальный мир.
Он открыл глаза и уставился на парящий перед ним беспилотник.
Сяо Ай: [Мастер, Мастер, разве вы не собираетесь восхвалять Сяо Ай? (*/ω\*)]
Лу Чжоу: «Да, хорошая работа.”
Сяо Ай: [спасибо!]
Лу Чжоу сделал вид, что не видит текста на экране. Говоря это, он взглянул на часы.
“ … Думаю, уже почти пора.”
Свет на соседнем аппарате сменился с зеленого на красный.
Лу Чжоу тут же сказал: “Сяо Ай, включи сублимационную сушилку на месте.”
Сяо Ай: [Хорошо… (○’3’○)]
Несмотря на то, что Сяо Ай казался неохотным, он все еще послушно следовал приказам Лу Чжоу.
Лу Чжоу чувствовал, что его маленький приятель становится все более и более разумным… почти так же, как он становился все более и более похожим на человека?
Лу Чжоу не был уверен, что это хорошо.
В конце концов, то, как искусственный интеллект обрабатывал информацию, и то, как человеческий мозг обрабатывал информацию, были совершенно разными. Один использовал логику, чтобы определять эмоции, в то время как другой использовал эмоции, чтобы управлять логикой.
Может быть, искусственный интеллект-это новый вид?
Еще слишком рано делать выводы.
Как «опекун» Сяо ая, Лу Чжоу отвечал за мониторинг роста Сяо ая.
Но до сих пор, казалось, что маленький парень все еще был довольно послушным. Сяо Ай играл роль ассистента, как для жизни Лу Чжоу, так и для его научных исследований. Сяо Ай всегда выполнял его приказы без компромиссов.
Может быть, я слишком волнуюсь?
С помощью Сяо Ай Лу Чжоу перенес лиофилизированный образец стружки на основе углерода из машины атомного осаждения с магнетронным распылением в сублимационную сушилку in situ. Затем он использовал металлургический микроскоп для тщательного анализа пленки перед записью результатов эксперимента.
У него было более 30 000 общих пунктов. Согласно системе, ему требовалось 120 000 общих точек, чтобы получить полный набор чертежей для технологии квантовых вычислений.
На самом деле это число было раздуто.
Если бы он разделил проблемы и решил часть технологии, он мог бы снизить общую стоимость очков более чем на 80%!
До сих пор он потратил 20 000 общих баллов на преодоление нескольких ключевых узких мест в исследованиях. Он использовал свои знания об углеродных материалах, изоляторах Мотта и фермионах Майораны для решения некоторых фундаментальных проблем.
Например, он наслоил топологический изолятор майорана-фермиона на сверхпроводник шириной в один атом. Это не повлияло на стабильность фермионов Майораны.
Используя специальный топологический фазовый материал, субатомные атомы могут быть защищены от интерференции.
В принципе, сформированные кубиты не испортились бы из-за небольшого и локального вмешательства. Он был гораздо более стабильным, чем обычные кубиты, что позволяло квантовым компьютерам вычислять нужные ответы более точно и эффективно.
Это спасло Лу Чжоу по меньшей мере 100 000 общих очков.
Таким образом, он мог использовать свои общие положения по более сложным проблемам.
Это была одна из причин, почему “знание-сила”.
После тщательного завершения последнего этапа эксперимента Лу Чжоу поместил слой полупрозрачного графенового листа на заранее подготовленную им форму контура.
У него была искренняя улыбка на лице, как будто он смотрел на произведение искусства.
«Все тесты производительности соответствуют нашим ожиданиям.
— Это прекрасно!
«Как и ожидалось, майорана фермион-лучший выбор для квантовых вычислений!”
Оставалось только проверить, стоят ли потраченные им 20 000 общих баллов.
Когда Лу Чжоу собирался нажать кнопку питания, его сердце почти выпрыгивало из груди.
В ту же секунду, как он нажал кнопку, похожий на пленку компьютерный чип начал запускать заданный сценарий. Сигнал обрабатывался логической схемой и затем передавался на дисплей. Вскоре на дисплее появилась строка символов.
[Привет, мир.]
Когда Лу Чжоу увидел символы на экране, он сжал кулаки и чуть не выпрыгнул из кресла.
— Да!”
Лу Чжоу был ошеломлен собственной реакцией. Он быстро начал проверять условия работы машины.
После того, как он увидел, что “пленочный” компьютерный чип работает стабильно и остается непроницаемым для коллапса кубитной запутанности, у Лу Чжоу наконец появилась уверенная улыбка на лице.
Похоже на этот раз…
Мы сделали это!
Самая непонятная глава