torsdag, februari 23, 2006

Kvantdatorn som jobbar bättre avstängd

Forskare har konstruerat en kvantdator som när den programmerats kan ge svaret utan att man egentligen "kör" programmet. Dessutom får man ett bättre, mer störningsfritt svar. Hur hänger det egentligen ihop?

Dator vs kvantdator
En vanlig dator arbetar med nollor och ettor (läge "av" eller "på" hos en transistor). En kvantdator, däremot, jobbar med kvanttillstånd hos partiklar som har den intressanta egenskapen att de kan vara både "noll" och "ett" - samtidigt. Det kallas superposition och är ett fenomen som bara finns i kvantmekaniken. Som ett enkelt exempel kan vi ta antalet olika tillstånd som ett vanligt datorregister med två bitar kan vara i - det blir fyra olika (00, 01, 10, 11). En dator kan bara vara i ett av dem vid varje given tidpunkt. Ett "kvantregister" med två "qubitar" kan däremot vara i alla fyra tillstånden samtidigt - på sätt och vis är det alltså fyra gånger så effektivt. Lägger vi till en bit till blir det 8 gånger så effektivt, sedan 16, sedan 32... (se engelska Wikipedia för mer detaljer) När man mäter på en qubit måste den däremot hamna i ett av de klassiskt tillåtna tillstånden, så en mätning på vårt lilla kvantregister skulle tvinga det att hamna i ett av de fyra möjliga tillstånden.

Kvantdatorn
Kvantdator är generellt än så länge ett rätt löst begrepp som används om allt som drar nytta av kvantmekaniska principer för att utföra beräkningar. I det aktuella fallet satte man upp ett system av speglar, lasrar och ljusdetektorer som gör en enkel databassökning genoma tt ändra egenskaperna hos en foton. Att skicka en foton genom systemet skulle där vara ekvivalent med att "köra programmet". Genom att sätta fotonen i ett superpositionstillstånd där den både går och inte går genom systemet och sedan utnyttja något som kallas för Zenoeffekten - att ändra sannolikheten för en viss händelse genom att leta efter den, i praktiken med upprepade mätningar - tvingade man dock fotonen att stanna kvar i de tillstånd där man inte kört programmet. Dess kvanttillstånd kunde ändå , som New Scientist uttrycker det, "flörta med" programkomponenterna och gradvis ändra tillstånd utan att programmet körs. Resultatet publiceras i veckans nummer av Nature.

Användbart?
Totalt oanvändbart, kan man kanske tro. Men forskarna bakom försöket hoppas att man kan använda den här principen för att lösa de problem som uppstår när man vill göra större kvantdatorer. När man skalar upp kvantdatorer blir det nämligen väldigt svårt att hindra kvantinformation från att läcka ut i omgivningen. Men en kvantdator som inte körs skulle, åtminstone teoretiskt sett, kunna ge betydligt mindre läckage och därmed göra större kvantdatorer möjliga.

Länkar
Nature News
New Scientist
idg.se
artikeln (Nature, pren. krävs)

3 kommentarer:

Håkan (hakke) sa...

Jag kan inte låta bli att associera lite sidledes (det är ju ändå fredag).

Det låter lite som min hjärna, den fungerar också bäst ibland när jag låter bli att köra den. Jag matar in alla fakta och tänker så det knakar. Inget händer. Jag sitter på bussen, slötittar på tv eller ligger och sover - plopp, så fungerar hjärnan och löser problemet!

Däremot har jag svårt att befinna mig i alla dessa tillstånd samtidigt ;)

Hans sa...

Om vi anstränger oss stör vi bara hjärnans arbete. Men det kan ändå vara ett sätt att inrikta hjärnan på ett speciellt problem.
Jag undrar om jag kan slappna av tillräckligt mycket för att min hjärna skall klura ut hur det där med kvantmekanik egentligen funkar ;-)

Aleph sa...

Ännu ett steg närmare möjligheten att koppla samman den mänskliga hjärnan med virtuella världar. Och närmare singulariteten. Ifall vår hjärna verkligen _är_ en kvantdator.