A computação quântica surgiu aos trancos e barrancos nos últimos anos. Na verdade, uma vez que grandes empresas de tecnologia como IBM, Microsoft e Google começaram a mostrar interesse, elas meio que pararam de ser rastreadas. No entanto, a pesquisa continua sobre os elementos básicos da computação quântica e é, para mim, mais interessante do que as realizações de engenharia dos laboratórios comerciais (que ainda são absolutamente necessárias).
De acordo com meus interesses, um grupo de pesquisadores demonstrou recentemente o primeiro memristor quântico. Este pode ser um passo crucial para trazer um tipo de rede neural altamente eficiente para o reino da computação quântica sem um grande número de conexões quânticas.
Memristores e adição quântica
O conceito do memristor remonta à década de 1970, mas permaneceu por muito tempo como uma meia debaixo de uma máquina de lavar: esquecido e não esquecido. A ideia básica é que a corrente que flui através do memristor depende não apenas da tensão aplicada nos terminais, mas também do Encontro de tensão aplicada. As aplicações físicas de memristores oferecem uma grande promessa para computação de baixo consumo porque podem ser usadas para fazer memória com eficiência energética.
Um memristor quântico, quando visto à luz da informação quântica, é um pouco mais complexo. Um qubit, que armazena um único bit de informação quântica em seu estado quântico, não tem necessariamente um valor de bit bem definido. Em vez de um número racional ser um ou um zero racional, ele pode estar em um estado de superposição quântica. O valor de um qubit só é conhecido quando o medimos – a medição sempre revela um ou um zero. o Provavelmente Obter um lógico um (ou zero) é governado pelas propriedades da superposição quântica.
O trabalho de um computador quântico é modificar suavemente essas probabilidades por meio de interações com outros estados de superposição quântica para que os resultados possam ser lidos.
Agora, pense em um memristor neste esquema. O memristor deve modificar o estado quântico do qubit com base em O valor que dos qubits anteriores. Isso significa duas coisas. Primeiro, o memristor deve preservar as propriedades quânticas do qubit (caso contrário, nenhuma operação adicional poderá ser realizada). Segundo, para determinar seu estado interno, o memristor deve medir qubits, o que apaga suas propriedades. De certa forma, isso significa que um memristor quântico perfeito não pode existir (para referência, existem dois teóricos que se ressentem da ideia de um memristor clássico, então essa não é uma área nova).
divida a diferença
Essa discrepância não impediu os pesquisadores, eles foram capazes de criar um memristor quântico de qualquer maneira. Comecemos pela essência da ideia. Imagine que você tem um espelho imperfeito. Se você mirar no espelho com um único fóton de luz, o fóton será refletido no espelho ou transmitido, com uma probabilidade que depende da extensão da reflexão do espelho. Suponha que você conte os fótons enviados e use esse número para alterar o reflexo do espelho. Isso cria efetivamente um memristor – mas não um memristor quântico.
Para adicionar felicidade quantitativa, temos que modificar um pouco a experiência. Substituímos a fonte de luz por uma que envia feixes contendo um único fóton ou nenhum fóton (um estado de superposição de um único fóton ou zero). Os feixes refletidos do espelho mantêm seu estado de superposição e podem ser usados para cálculos futuros, enquanto os feixes enviados são medidos para modular a reflexão do espelho. Agora temos uma memória quântica completa: a probabilidade de uma futura reflexão de qubit pelo espelho é modulada por Stream País de Qubit.
Implementar isso na prática é um pouco mais complicado, e os pesquisadores usaram propriedades de fótons diferentes do que apenas o número de fótons. No entanto, o comportamento (e o modelo matemático) são os mesmos, e o memristor quântico funcionou como esperado.
