物理學家可能已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了大型量子計算機性能的硬性限制

新發(fā)現(xiàn)的計時設備在基本層面上的運行方式的權(quán)衡可能會對大規(guī)模的性能設置硬性限制量子計算機，據(jù)維也納理工大學的研究人員稱。

雖然這個問題并不十分緊迫，但我們能否將基于量子操作的系統(tǒng)從后臺原型發(fā)展成實用的數(shù)字運算龐然大物，將取決于我們能否可靠地將這些日子分解成更精細的部分。研究人員表示，這是一項壯舉，將變得越來越具有挑戰(zhàn)性。

無論您是用密西西比州的耳語數(shù)秒，還是用密西西比州鐘擺擺動來劃分秒數(shù)原子約束中的電子，時間的度量受到物理學本身的限制。

這些限制之一涉及可以分割時間的分辨率。任何事件的測量短于約5.39 x 10^-44秒例如，與關于宇宙基本功能的理論相抵觸。換句話說，它們沒有任何意義。

然而，即使在我們到達時間的沙子中，物理學家也認為需要付出代價，這可能會阻止我們繼續(xù)測量越來越小的單位。

遲早，每個時鐘都會倒下。鐘擺變慢，電池沒電了，原子激光器需要重置。這不僅僅是一個工程挑戰(zhàn)——時間的行進本身就是宇宙從一個高度有序的狀態(tài)發(fā)展到糾纏不清、混亂的混亂狀態(tài)的一個特征，這就是所謂的熵。

“時間測量總是與熵有關，”說資深作者馬庫斯·胡貝爾（Marcus Huber）是一名系統(tǒng)工程師，領導著量子信息和量子交叉領域的研究小組熱力學在維也納理工大學。

在他們最近發(fā)表的定理中，Huber和他的團隊提出了將熵作為一種熱力學現(xiàn)象與分辨率聯(lián)系起來的邏輯，證明除非你觸手可及的無限能量，否則你的快速滴答作響的時鐘最終會遇到精度問題。

或者作為該研究的第一作者，理論物理學家弗洛里安·邁爾（Florian Meier）說，“這意味著：時鐘要么快速工作，要么精確工作——兩者不可能同時進行。

如果你想計算出在我們宇宙的生命周期中不會偏離的秒數(shù)，這可能不是一個大問題。但對于像這樣的技術(shù)量子計算，這依賴于徘徊在存在邊緣的粒子的氣質(zhì)本質(zhì)，時機就是一切。

當粒子數(shù)量很少時，這不是一個大問題。隨著它們數(shù)量的增加，它們中的任何一個都可能被淘汰出量子臨界狀態(tài)的風險上升，從而越來越少的時間進行必要的計算。

大量的研究已經(jīng)用于探索量子技術(shù)中潛在的錯誤由一個嘈雜、不完美的宇宙引起.這似乎是研究人員第一次將計時本身的物理學視為潛在的障礙。

“目前，量子計算機的精度仍然受到其他因素的限制，例如所用組件的精度或電磁場。說胡貝爾。

“但我們的計算也表明，今天我們離時間測量的基本限制起決定性作用的制度不遠了。

量子計算的其他進步可能會提高穩(wěn)定性，減少錯誤，并為擴大規(guī)模的設備以最佳方式運行“爭取時間”。但是，熵是否會對量子計算機的強大程度有最終決定權(quán)，只有時間才能證明一切。

這項研究發(fā)表在物理評論快報.

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