اختصاصی از
سورنا فایل دانلودمقاله تیم uw برای ساخت نسل دیگری از کامپیوتر کوآنتومی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .
یک کامپیوتر کوآنتومی در حال کار می بایست آنقدر قدرتمند باشد که بتواند پاره ای از مشکلات را عرض ثانیه هایی حل نماید . که سریع ترین ابر کامپیوتر موجود ، میلیونها سال طول می کشد تا کامل شود .
برای جستجوی این قدرت محاسبه مقدس ، یک تیم منظم از محققان مهندس و فیزیک در دانشگاه برای به کارگیری نقطه های کوآنتومی ژرمانیوم سیلیکن در ساخت پایه و اساس نسل جدید کامپیوترها ، برنامه ریزی نمودند .
مرکز تحقیقات ارتش آمریکا ، از جنبة رقابتی بیش از 30 زیر مجموعه را برای سرمایه گذاری توسط محققان uw مدیسون انتخاب کرد که با صرف 3 سال و اعطای 5/1 میلیون به این محققان ، ابزار و توانایی منحصر به فرد خود را در جهت پیشرفت یک دروازة کوآنتومی نیمه هادی اصلی یا کیوبیت با هم متحد نماید .
در مرکز دنیای اتمی غیر قابل رؤیت محاسبة کوآنتومی ، نقطة کوآنتومی وجود دارد ، یک جعبه ، به جرم نانومتر که تعداد مشخصی از الکترونها را نگه می دارد
عدد می تواند با تغییر میدان الکتریکی نزدیک نقطه ماهرانه به کار برده شود . یک کامپیوتر کوآنتومی می بایست این نقاط را به کارگیرد تا برتری یک پدیدة کوآنتومی شناخته شده در جایگاه فوق العاده را به دست آورد به عنوان مثال یک الکترون می بایست حالت چرخش خود را در هر دو طرف بالا و پایین را در یک زمان حفظ نماید .
در جایی که کامپیوتری ( کلاسیک ) حالت بالا و پایین را به کار می برد تابیتهای اطلاعاتی را به صورت 0 و 1 یعنی کدهای دوتایی نشان دهد ، یک کامپیوتر کوآنتومی جایگاه عالی را تحت عنوان کیوبیتها به کار می برد با جایگاه عالی ، یک کیوبیت ، قبل از اندازه گیری نه به حالت 0 و نه 1 می باشد ، بلکه توأماً به عنوان هر دو مورد یعنی 0 و 1 وجود دارد . حالت جفت جفت ، در مرحلة ارتباط نزدیک به هم گره خورده اند .
تعیین بالا یا پایین حالت چرخش یک ذره بر حالت ذرة جفتی اش تأثیر می گذارد .
شگفت انگیزتر این است که ذره های به هم گره خورده ارتباطشان به حافظه سپرده می شود و اینکه فاصلة بین آنها چقدر است . مسئلة مهمی نیست ، چیزی که انیشتین آنرا در یک بعد عملی وحشت انگیز می خواند .
همة این مطالب همراه هم به این معناست که کامپیوترکوانتومی می توانست به صورتی گسترده محاسبات همسان را انجام دهد . تیم uw مدیسون شامل پروفسورهای فیزیک یعنی مارک اریکسون وBob Joynt ، Erwinw . Mueller ، Max hagally Bascom پروفسور علم ظاهر ، DanVander مهندسی کامپیوتر و الکترونیک همچنین محقق فوق دکترا ، mark Fresen ، تئوری فیزیک و دانشمند عضو Don Savage و دانشجوی فارغ التحصیل شده از رشتة افزایش مواد : Paul Rugheimer ، در ارائة طرح دخالت داشتند .
تیم تحقیق تئوری فیزیکی مدرن سیلیکون ژرمانیوم ، موادی که دارای ساختار ناهمگون دارند ، دمای پایین و اندازه گیری فرکانس بالا را با هم ترکیب خواهند نمود تا المان مقهور کننده ای از یک کامپیوتر کوآنتومی را بسازند که حالت جامد دروازه منطقی Not کنترل شده نامیده می شود .
ساختن این بخش به خودی خود یک دستاورد می باشد . اما روش تیم این است که این یک موقعیت تازه به دست آمده می باشد . یک کامپیوتر کوآنتومی مفید احتیاج به زنجیره ای از هزاران کیو بیت خواهد داشت . سایر روشها کیوبیتها را طوری شکل داده است که در انعکاس مغناطیسی هسته به کار رود و به وسیلة اتمهای تک ساز خلأ شکل گرفته این اتمها با عدم توانایی پیوستگی با تعداد زیاد کیوبیتها محدود شده اند .
روند تیم uw مدیسون طوری بود که علم جدید و تکنولوژی موجود را همانند تکنولوژی نیمه هادی اکسید فلز مکمل به کار برد (CMOS) این بدان معناست که اگر یک کیوبیت ساخته شود ، احتمالاً این روند می توانست برای ساختن و چسبیدن هزاران کیوبیت مقیاس بندی شود .
محققان پیش بینی کردند که موفقیت آنها می توانست در اولین کامپیوتر کوآنتومی مفید طی 10 تا 30 سال نتیجه دهد .
تیم تحقیق تا به حال روش خود را برای مرکز تحقیقاتی آلو مینی و سکانسین ، برای در نظر گرفتن یک حق انحصاری اختراع آشکار کرده است . بنا به گفتة اریکسون این چیزی است بسیار هیجان انگیز . در اینجا در حال ساخت انواع جدیدی از نقطة کوآنتومی هستیم که قبلاً ساخته نشده و اگر ما بتوانیم آنرا با موفقیت بسازیم ، جامعة تکنیکی باید قادر به دویدن همراه آن باشد .
- تیم موفقیت خود را در بردن کمک هزینة رقابتی ، به روش نو ظهورش نسبت می دهد . روش بی نظیر ترکیب توانایی های عقلی و امکانات خاص که در محوطة مرکز uw مدیسون یافت می شد . در حالی که ممکن بود تلاشهای تحقیقی مرتبط با تئوری افزایش مواد ، یا آزمایش به تنهایی تأکید داشته باشد . تیم uw مستقر شده تا روش جدید را با نتایج موجود و تئوری به یک نتیجة کاری ، ترکیب نماید.
طبق گفتة لاگالی پروفسور علم مواد و مهندسی «این تیم ، تیمی غیر معمول ، قوی و یاری رساننده بوده که به خوبی از ابتدا از عهدة کارها برآمده .»
لاگالی می گوید این نتیجة تلاش مرکز مهندسی و علمی تحقیقی مواد می باشد که توسط تام کوئچ اداره می شود (MRSEC) این حقیقت که ما این همکاری بی نظیر را در مواد و علوم فیزیکی داریم ، ما را در مرحلة خلاقیت فاز نانو موفق گردانده است ون در وید ، واریکسون در میان اولین دسته به کارگیری خلاقیت مدیسون ، همکاری عمومی برای بهبودی تحقیق تدریس و به نتجیه رسیدن توسط uw مدیسون بودند . لاگالی می گوید : به کارگیری فاز نانو به ما اجازه می دهد که آیندة محاسبات را دگرگون سازیم .
رجیستر حافظه کوانتومی :
تاکنون دو حالت از سیستم کوانتومی را بررسی نموده ایم ، بخصوص ذرة با اسپین) (- را . هر چند سیستم کوانتومی به هیچ طریق مستلزم سیستم دو حالتی نمی شود . اکثر مباحث فوق برای یک سیستم کوانتومی دو حالتی ، برای یک سیستم کوانتومی n حالتی نیز قابل اجرا است .
دریک سیستم n حالتی فضای هیلبرت ، دارای ، کاهش مستقیم n می باشد که حالتهای ممکن را که سیستم می تواند در آن اندازه گیری شود را نشان می دهد . از آنجائیکه با سیستم دو حالتی ، هنگامیکه سیستم کوانتومی n حالتی را اندازه گیری می کند ، همیشه آنرا یکی از n حالت خواهیم یافت و نه وضعیت فوق العادة n حالت . گر چه هنوز اندازه گیری نشده ، سیستم اجازه می دهد تا در هر وضعیت فوق العادی از n حالت وجود داشته باشد .
از جنبة ریاضی گر دو حالت سیستم کوانتومی با کاهش هماهنگ x1 و x0 ، به این صورت توصیف شوند :
پس سیستم کوانتومی n حالت با کاهش هماهنگ x n-1 و ... وx1 و x0 به صورت زیر توصیف می شود :
در کل ، سیستم کوانتومی با n حالت اساسی را می توان ، به وسیلة n عدد مختلط w0 تا wn-1 نشان داد . وقتی این کار انجام شد ، می توان نوشت :
و جایی آن قابل فهم است که wk اشاره دارد به فاکتور اضافی مختلط برای k امین eigenstate ، و با بکارگیری این اطلاعات می توانیم رجیستر حافظة کوانتومی را بدون در نظر گرفتن کیوبیتها که در قسمت قبل شرح داده شد ، را بنا کنیم . می توانیم هر عددی از n را بر اساس ظرفیت کیو بیتها در رجیستر حافظة کامپیوتر کوانتومی ذخیره کنیم ، همانظور که این عمل را براساس ظرفیت بیتهای مربوط به کامپیوتر کلاسیک انجام می دادیم . حالت رجیستر کوانتومی با n حالت ، به وسیلة فرمول بالا بدست می آید . توجه داشته باشید که در کل رجیستر کوانتومی شامل n کیو بیت ، نیاز به مجموعه اعداد 2n دارد که تا حالت خود را کاملاً شرح دهد . در رجیستر n کیوبیتی می تواند در یکی از حالتهای 2n اندازه گیری شود و هر حالت احتیاج به یک مجموعه عدد دارد تا طرح حالت کلی را نشان دهد . برعکس یک رجیستر کلاسیک که شامل n بیت می باشد فقط احتیاج به n عدد صحیح دارد تا کاملاً حالت خود را شرح دهد . این بدان معناست که در یک رجیستر کوانتومی می توان میزان مشخصی از اطلاعات را ذخیره کرد . در اینجا اولین مواردی که یک کامپیوتر کوانتومی می تواند بسیار قدرتمند تر از کامپیوتر کلاسیک باشد را می بینیم . خاطر نشان می کنیم که طبق مذاکرات ما ، مسائلی را که می توان در زمان Polynomial حل نمود تا حدی حل شدنی می باشند و آن دسته از مسائلی را که می توان در زمان exponetial ( تفسیری) حل نمود تا حدی حل نشدنی می باشند . اگر یک کامپیوتر کوانتومی واقعاً قدرتمند تر از یک کامپیوتر کلاسیک باشد ، بنابراین بیشتر مشکلات حل نشدنی ، ممکن است حل شدنی شوند . این قسمت ، یک قسمت بزرگ از حرکت برای ادامة تحقیق در مورد محاسبات کوانتومی می باشد .
آغاز برای شماش به روش اغماض از خطا :
فرض کنید کامپیوتر کوانتوم شلوغی داریم و میخواهیم یک شمارش طولانی را اجرا کنیم . مثلاً با استفاده از کدی 7 کیو بیتی می توانیم اطلاعات را رمز نویسی کنیم و شمارش را به روش اغماض از خطا اجرا کنیم . کد 7 کوبیتی خطای مطلق تک واحدی را اصلاح می کند ، پس برای شمارش ، اکنون باید دو خطا در زمان مابین مراحل اصلاح اتفاق افتد. اگر درجه خطای اصلی هر مرحله P باشد ، برای مقدار ثابت C ، درجة خطای مؤثر cp2 است . قبلاً می توانستیم عملکردهایی در حدود ( cp2) / 1 را انجام دهیم ، این می تواند 1 بیت بیشتر باشد . مقدار ثابت C بستگی به این دارد که چند عملکرد در این اصلاح خطاها اجرا کنیم و اینکه چند عملکرد برای انجام هر تصحیح خطایی نیاز است . ( از آنجائیکه خطاهای جدید ، مادامیکه در تلاش باشیم تا قبلی ها را درست کنیم ، می تواند به وقوع بپیوندد ) .
امّا فرض کنید که ما می خواهیم محاسبة بزرگتری انجام دهیم . چه چیزهایی در اختیار داریم ؟ می توانیم از کدی متفاوت استفاده کنیم . اگر چه کد ممکن است مستلزم تلاش بیشتری برای تصحیح غلطها باشد ، با این فرض ، حتی اگر خطاهای بیشتری را هم اصلاح کند ، ممکن است نتیجة مطلوبی بدست ندهد . یک شیوة بهتر ، رمزدار کردن اطلاعات ثانویه با استفاده از کد هفت کوبیتی است . و حالا هر کد بیت منطقی در کامپیوتر با استفاده از 49 کو بیت فیزیکی رمزدار می شود .
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 60 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
دانلود با لینک مستقیم
دانلودمقاله تیم uw برای ساخت نسل دیگری از کامپیوتر کوآنتومی 
