物理学家可能已经发现了大型量子计算机性能的硬性限制

新发现的计时设备在基本层面上的运行方式的权衡可能会对大规模的性能设置硬性限制量子计算机,据维也纳理工大学的研究人员称。

虽然这个问题并不十分紧迫,但我们能否将基于量子操作的系统从后台原型发展成实用的数字运算庞然大物,将取决于我们能否可靠地将这些日子分解成更精细的部分。研究人员表示,这是一项壮举,将变得越来越具有挑战性。

无论您是用密西西比州的耳语数秒,还是用密西西比州钟摆摆动来划分秒数原子约束中的电子,时间的度量受到物理学本身的限制。

这些限制之一涉及可以分割时间的分辨率。任何事件的测量短于约5.39 x 10-44例如,与关于宇宙基本功能的理论相抵触。换句话说,它们没有任何意义。

然而,即使在我们到达时间的沙子中,物理学家也认为需要付出代价,这可能会阻止我们继续测量越来越小的单位。

迟早,每个时钟都会倒下。钟摆变慢,电池没电了,原子激光器需要重置。这不仅仅是一个工程挑战——时间的行进本身就是宇宙从一个高度有序的状态发展到纠缠不清、混乱的混乱状态的一个特征,这就是所谓的熵。

“时间测量总是与熵有关,”资深作者马库斯·胡贝尔(Marcus Huber)是一名系统工程师,领导着量子信息和量子交叉领域的研究小组热力学在维也纳理工大学。

在他们最近发表的定理中,Huber和他的团队提出了将熵作为一种热力学现象与分辨率联系起来的逻辑,证明除非你触手可及的无限能量,否则你的快速滴答作响的时钟最终会遇到精度问题。

或者作为该研究的第一作者,理论物理学家弗洛里安·迈尔(Florian Meier),“这意味着:时钟要么快速工作,要么精确工作——两者不可能同时进行。

如果你想计算出在我们宇宙的生命周期中不会偏离的秒数,这可能不是一个大问题。但对于像这样的技术量子计算,这依赖于徘徊在存在边缘的粒子的气质本质,时机就是一切。

当粒子数量很少时,这不是一个大问题。随着它们数量的增加,它们中的任何一个都可能被淘汰出量子临界状态的风险上升,从而越来越少的时间进行必要的计算。

大量的研究已经用于探索量子技术中潜在的错误由一个嘈杂、不完美的宇宙引起.这似乎是研究人员第一次将计时本身的物理学视为潜在的障碍。

“目前,量子计算机的精度仍然受到其他因素的限制,例如所用组件的精度或电磁场。胡贝尔。

“但我们的计算也表明,今天我们离时间测量的基本限制起决定性作用的制度不远了。

量子计算的其他进步可能会提高稳定性,减少错误,并为扩大规模的设备以最佳方式运行“争取时间”。但是,熵是否会对量子计算机的强大程度有最终决定权,只有时间才能证明一切。

这项研究发表在物理评论快报.

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