Novootkriveni kompromis u načinu na koji uređaji za merenje vremena funkcionišu na fundamentalnom nivou mogao bi da postavi teško ograničenje na performanse velikih kvantnih računara, prema istraživačima sa Tehnološkog univerziteta u Beču.
Iako problem nije baš hitan, naša sposobnost da razvijemo sisteme zasnovane na kvantnim operacijama od prototipova u pozadini u praktične gigante koji krckaju brojeve zavisiće od toga koliko dobro možemo pouzdano da seciramo dane na sve finije delove. Ovo je podvig za koji istraživači kažu da će postati sve izazovniji.
Bez obzira da li brojite sekunde šapatom Misisipija ili ih delite zamahom klatna elektrona u atomskoj zatvorenosti, mera vremena je ograničena granicama same fizike.
Jedno od ovih ograničenja uključuje rezoluciju kojom se vreme može podeliti. Mere bilo kog događaja kraćeg od 5,39 k 10 -44 sekunde, na primer, su u suprotnosti sa teorijama o osnovnim funkcijama Univerzuma. Drugim rečima, jednostavno nemaju nikakvog smisla.
Ipak, čak i pre nego što dođemo do te tvrde linije u pesku vremena, fizičari misle da treba platiti danak koji bi nas mogao sprečiti da nastavimo da merimo sve manje jedinice.
Pre ili kasnije, svaki sat se spusti. Klatno usporava, baterija se gasi, atomski laser treba da se resetuje. Ovo nije samo inženjerski izazov – sam hod vremena je karakteristika napretka Univerzuma od visoko uređenog stanja do zapletenog, haotičnog nereda u onome što je poznato kao entropija.
„Merenje vremena uvek ima veze sa entropijom“, kaže stariji autor Markus Huber, sistemski inženjer koji vodi istraživačku grupu na raskrsnici kvantne informacije i kvantne termodinamike na Tehnološkom univerzitetu u Beču.
U svojoj nedavno objavljenoj teoremi, Huber i njegov tim postavljaju logiku koja povezuje entropiju kao termodinamički fenomen sa rezolucijom, pokazujući da će vaš sat koji brzo otkucava na kraju naići na probleme sa preciznošću, osim ako nemate beskonačnu energiju na dohvat ruke.
Ili kako kaže prvi autor studije, teorijski fizičar Florijan Majer, „To znači: ili sat radi brzo ili radi precizno – oboje nije moguće u isto vreme“.
Ovo možda neće biti veliki problem ako želite da odbrojite sekunde koje neće odstupati tokom života našeg Univerzuma. Ali za tehnologije kao što je kvantno računarstvo, koje se oslanjaju na temperamentnu prirodu čestica koje lebde na ivici postojanja, tajming je sve.
Ovo nije veliki problem kada je broj čestica mali. Kako se njihov broj povećava, rizik da bilo ko od njih bude izbačen iz svog kvantnog kritičnog stanja raste, ostavljajući sve manje vremena za obavljanje neophodnih proračuna.
Dosta istraživanja je uloženo u istraživanje potencijala za greške u kvantnoj tehnologiji uzrokovane bučnim, nesavršenim Univerzumom. Čini se da je ovo prvi put da su istraživači na samu fiziku merenja vremena gledali kao na potencijalnu prepreku.
„Trenutno je tačnost kvantnih računara i dalje ograničena drugim faktorima, na primer preciznošću korišćenih komponenti ili elektromagnetnim poljima“, kaže Huber.
„Ali naši proračuni takođe pokazuju da danas nismo daleko od režima u kojem fundamentalne granice merenja vremena igraju odlučujuću ulogu.
Verovatno će drugi napredak u kvantnom računarstvu poboljšati stabilnost, smanjiti greške i ‘kupiti vreme’ kako bi uvećani uređaji funkcionisali na optimalan način. Ali da li će entropija imati konačnu reč o tome koliko moćni kvantni računari mogu dobiti, samo će vreme pokazati.
