Zauzdavanje praznine: MIT kontroliše kvantnu slučajnost prvi put
MIT (Massachusetts Institute of Technology) je prvi put uspeo da kontroliše kvantnu slučajnost.
Tim istraživača je uspešno pokazao sposobnost manipulacije verovatnoćama
Revolucionarno istraživanje demonstrira kontrolu nad kvantnim fluktuacijama
Tim istraživača sa Massachusetts Institute of Technology (MIT) postigao je prekretnicu u kvantnim tehnologijama, prvi put demonstrirajući kontrolu kvantne slučajnosti.
Tim istraživača fokusirao se na jedinstvenu osobinu kvantne fizike poznatu kao “kvantne fluktuacije”. Možda biste pomislili na vakuum kao potpuno prazan prostor bez materije ili svetlosti. Međutim, u kvantnom svetu, čak i ovaj “prazan” prostor doživljava fluktuacije ili promene. Zamislite mirno more koje iznenada dobija talase – to je slično onome što se dešava u vakuumu na kvantnom nivou. Ranije su ove fluktuacije omogućile naučnicima da generišu slučajne brojeve. Takođe su odgovorne za mnoge fascinantne fenomene koje su kvantni naučnici otkrili tokom poslednjih stotinu godina. Ovaj pronalazak je nedavno opisan u časopisu Science, u radu koji su vodili postdoktorski saradnici sa MIT-a Charles Roques-Carmes i Yannick Salamin, profesori sa MIT-a Marin Soljačić i John Joannopoulos i kolege.
Računarstvo na novi način
Konvencionalno, računari funkcionišu na deterministički način, izvršavajući korak-po-korak instrukcije koje prate skup unapred definisanih pravila i algoritama. U ovoj paradigmi, ako pokrenete istu operaciju više puta, uvek dobijate tačno isti rezultat. Ovaj deterministički pristup napajao je naš digitalni svet, ali ima svoja ograničenja, posebno kada je u pitanju simulacija fizičkog sveta ili optimizacija složenih sistema, zadaci koji često uključuju ogromnu količinu nesigurnosti i slučajnosti. Ovde dolazi do izražaja koncept probabilističkog računarstva. Sistemi probabilističkog računarstva koriste urođenu slučajnost određenih procesa da obavljaju računanja. Oni ne pružaju samo jedan “tačan” odgovor, već niz mogućih rezultata, svaki sa svojim pripadajućim verovatnoćama. Ovo ih inherentno čini pogodnim za simulaciju fizičkih fenomena i rešavanje problema optimizacije gde može postojati više rešenja i gde istraživanje različitih mogućnosti može dovesti do boljeg rešenja.
Prevazilaženje kvantnih Izazova
Međutim, praktična primena probabilističkog računarstva istorijski je nailazila na značajnu prepreku: nedostatak kontrole nad verovatnoćom distribucija povezanih sa kvantnom slučajnošću. Međutim, istraživanje koje je sproveo tim sa MIT-a osvetlilo je moguće rešenje.
Konkretno, istraživači su pokazali da ubrizgavanje “slabe laserske pristrasnosti” u optički parametrijski oscilator, optički sistem koji prirodno generiše slučajne brojeve, može služiti kao kontrolabilan izvor “pristrasne” kvantne slučajnosti.
“Uprkos obimnom proučavanju ovih kvantnih sistema, uticaj vrlo slabog pristrasnog polja bio je neistražen”, primetio je Charles Roques-Carmes, istraživač u studiji. “Naše otkriće kontrolisane kvantne slučajnosti ne samo što nam omogućava da ponovo razmotrimo koncepte kvantne optike koji datiraju decenijama unazad, već takođe otvara potencijal za probabilističko računarstvo i ultra precizno snimanje polja.”
Tim je uspešno pokazao sposobnost manipulacije verovatnoćama povezanim sa izlaznim stanjima optičkog parametrijskog oscilatora, stvarajući tako prvi kontrolisani fotonski probabilistički bit (p-bit). Takođe, sistem je pokazao osetljivost na temporalne oscilacije pristrasnih impulsa polja, čak i daleko ispod nivoa pojedinačnog fotona.
Buduće implikacije i perspektive
Yannick Salamin, još jedan član tima, napomenuo je: “Naš sistem za generisanje fotonskih p-bitova trenutno omogućava proizvodnju 10.000 bitova u sekundi, od kojih svaki može pratiti proizvoljnu binomnu distribuciju. Očekujemo da će se ova tehnologija razvijati u narednim godinama, što će dovesti do povećanja brzine fotonskih p-bitova i šireg spektra primena.”
Profesor Marin Soljačić sa MIT-a naglašava šire implikacije ovog rada: “Čineći vakumske fluktuacije kontrolabilnim elementom, guramo granice mogućeg u kvantno unapređenom probabilističkom računarstvu. Mogućnost simulacije kompleksnih dinamika u oblastima kao što su kombinatorna optimizacija i simulacije rešetke kvantne hromodinamike veoma je uzbudljiva.”
Izvor: Scitechdaily
