क्वांटम कंप्यूटरों को पूर्ण शून्य के पास क्यों रखा जाना चाहिए?

Question

क्वांटम कंप्यूटर के ऑनलाइन विवरण अक्सर चर्चा करते हैं कि उन्हें पूर्ण शून्य ( 0 K या - 273.15) के पास कैसे रखा जाना चाहिए।$\left(0~\mathrm{K}~\text{or}~-273.15~{\left. {}^{\circ}\mathrm{C} \right.}\right)$

प्रशन:

1. ऐसे चरम तापमान स्थितियों के तहत क्वांटम कंप्यूटर क्यों काम करना चाहिए?

2. क्या सभी क्वांटम कंप्यूटरों के लिए अत्यंत कम तापमान की आवश्यकता समान है, या क्या यह वास्तुकला द्वारा भिन्न है?

3. यदि वे ज़्यादा गरम करते हैं तो क्या होता है?

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^{स्रोत: Youtube , D-Wave}

Answer 1

ठीक है, पहले, सभी प्रणालियों को पूर्ण शून्य के पास नहीं रखा जाना चाहिए। यह आपके क्वांटम कंप्यूटर की प्राप्ति पर निर्भर करता है। उदाहरण के लिए, ऑप्टिकल क्वांटम कंप्यूटरों को निरपेक्ष शून्य के पास रखने की आवश्यकता नहीं है, लेकिन सुपरकंडक्टिंग क्वांटम कंप्यूटर करते हैं। तो, यह आपके दूसरे प्रश्न का उत्तर देता है।

आपके पहले प्रश्न का उत्तर देने के लिए, क्वांटम कंप्यूटरों (उदाहरण के लिए) को सुपरकंडक्ट करना कम तापमान पर रखा जाना चाहिए, ताकि थर्मल वातावरण क्वैब की ऊर्जा में उतार-चढ़ाव को प्रेरित न कर सके। इस तरह के उतार-चढ़ाव को कोट्स में शोर / त्रुटियां होंगी।

(ब्लू का प्रश्न देखें कि क्वांटम कंप्यूटरों को सुपरकंडक्ट करते समय ऑप्टिकल क्वांटम कंप्यूटरों को पूर्ण शून्य के पास क्यों नहीं रखा जाना चाहिए? कुछ जानकारी के लिए डैनियल सांक का जवाब।)

Answer 2

इस प्रश्न (और इसके संभावित उत्तरों) को ठीक से समझने के लिए, हमें तापमान से संबंधित कुछ अवधारणाओं और क्वांटम राज्यों से इसके संबंध पर चर्चा करने की आवश्यकता है। चूंकि मुझे लगता है कि प्रश्न ठोस स्थिति में अधिक समझ में आता है , इसलिए यह उत्तर मान लेगा कि हम किस बारे में बात कर रहे हैं।

$p_i$$i$${\varepsilon}_i$$T$

$p_i={\frac{e^{- {\varepsilon}_i / k T}}{\sum_{j=1}^{M}{e^{- {\varepsilon}_j / k T}}}}$

$k$

${\varepsilon}_i$

इसके अतिरिक्त, हमें स्वरों पर विचार करने की आवश्यकता है , आवधिक में सामूहिक उत्तेजना, परमाणुओं की लोचदार व्यवस्था या संघनित पदार्थ में अणु। ये अक्सर ऊर्जा के वाहक होते हैं और हमारे क्वैबिट से ठोस के हिस्से में होते हैं, जहां हमारे पास एक उत्कृष्ट क्वांटम नियंत्रण नहीं होता है और इसलिए उन्हें थर्मल किया जाता है: तथाकथित थर्मल स्नान ।

ऐसे चरम तापमान स्थितियों के तहत क्वांटम कंप्यूटर क्यों काम करना चाहिए?

हम पदार्थ के एक ठोस भाग की क्वांटम स्थिति को पूरी तरह नियंत्रित नहीं कर सकते हैं। उसी समय, हमें अपने क्वांटम कंप्यूटर की क्वांटम स्थिति पर पूर्ण नियंत्रण की आवश्यकता है , जिसका अर्थ है कि क्वांटम राज्यों का सबसेट जहां हमारी जानकारी रहती है । ये शुद्ध अवस्थाओं (क्वांटम सुपरस्पेशिंस सहित) में रहेंगे, जो एक अव्यवस्थित-पर्यावरणीय परिवेश से घिरा होगा।

$p_i=0$${\varepsilon}_i<<kT$

$|0>$$|1>$

यदि आप अब फ़ोनों के बारे में सोचते हैं, तो याद रखें कि वे उत्तेजना हैं, जो ऊर्जा की लागत है, और इस प्रकार उच्च तापमान पर अधिक प्रचुर मात्रा में हैं। बढ़ते तापमान के साथ, उपलब्ध फोंस की संख्या बढ़ रही है, और वे बढ़ती ऊर्जाएं पेश करेंगे, कभी-कभी विभिन्न प्रकार के उत्तेजनाओं (ऊष्मायन की ओर कैनेटीक्स को तेज करने) के साथ बातचीत की अनुमति देते हैं: अंततः, जो हमारे क्वांटम कंप्यूटर के लिए हानिकारक हैं।

क्या सभी क्वांटम कंप्यूटरों के लिए अत्यंत कम तापमान की आवश्यकता समान है, या क्या यह वास्तुकला द्वारा भिन्न है?

यह अलग-अलग होता है, और नाटकीय रूप से ऐसा होता है। ठोस अवस्था के भीतर, यह उन राज्यों की ऊर्जाओं पर निर्भर करता है जो हमारी सीमाओं का गठन करते हैं। ठोस अवस्था के बाहर, जैसा कि ऊपर बताया गया है और एक अनुवर्ती प्रश्न में ( क्यों ऑप्टिकल क्वांटम कंप्यूटर को पूर्ण शून्य के पास नहीं रखा जाना चाहिए, जबकि सुपरकंडक्ट क्वांटम कंप्यूटर करते हैं? ), यह एक पूरी कहानी है।

यदि वे ज़्यादा गरम करते हैं तो क्या होता है?

ऊपर देखो। संक्षेप में: आप अपनी क्वांटम जानकारी तेजी से खो देते हैं।