সুপারকন্ডাক্টিং কোয়ান্টাম কম্পিউটারগুলি করার সময় কেন অপটিক্যাল কোয়ান্টাম কম্পিউটারগুলিকে পরম শূন্যের কাছে রাখতে হবে না?

Question

@ হিথারের এই প্রশ্নের উত্তরের এটি একটি ফলো-আপ প্রশ্ন : কোয়ান্টাম কম্পিউটারগুলিকে পরম শূন্যের কাছাকাছি রাখা উচিত কেন?

আমি যা জানি:

• সুপারকন্ডাক্টিং কোয়ান্টাম কম্পিউটিং : এটি একটি সুপারকন্ডাক্টিং ইলেকট্রনিক সার্কিটের একটি কোয়ান্টাম কম্পিউটারের বাস্তবায়ন।

• অপটিক্যাল কোয়ান্টাম কম্পিউটিং : এটি কোয়ান্টাম তথ্য প্রক্রিয়াকরণের জন্য ফোটনগুলিকে তথ্য বাহক হিসাবে এবং লিনিয়ার অপটিক্যাল উপাদানগুলি ব্যবহার করে এবং কোয়ান্টাম তথ্য সনাক্ত ও সঞ্চয় করতে ফোটন ডিটেক্টর এবং কোয়ান্টাম স্মৃতি ব্যবহার করে।

এরপরে, উইকিপিডিয়া সুপারকন্ডাক্টিং কোয়ান্টাম কম্পিউটিং সম্পর্কে এটি বলে :

ক্লাসিক্যাল গণনা মডেলগুলি ক্লাসিকাল মেকানিক্সের আইনগুলির সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ শারীরিক প্রয়োগের উপর নির্ভর করে। তবে এটি জানা যায় যে শাস্ত্রীয় বিবরণটি নির্দিষ্ট ক্ষেত্রে কেবল সঠিক, তবে প্রকৃতির আরও সাধারণ বিবরণ কোয়ান্টাম মেকানিক্স দ্বারা দেওয়া হয়। কোয়ান্টাম গণনা তথ্য প্রক্রিয়াকরণ এবং যোগাযোগের জন্য কোয়ান্টাম ঘটনার প্রয়োগের অধ্যয়ন করে, যা শাস্ত্রীয় আনুমানিকতার ক্ষেত্রের বাইরে are কোয়ান্টাম গণনার বিভিন্ন মডেল বিদ্যমান, তবে সর্বাধিক জনপ্রিয় মডেলগুলি কুইটস এবং কোয়ান্টাম গেটগুলির ধারণাগুলি অন্তর্ভুক্ত করে। একটি কোয়েট হ'ল বিটকে একটি সাধারণীকরণ - এমন দুটি সিস্টেমের একটি সিস্টেম যা উভয়ের কোয়ান্টাম সুপারপজিশনে থাকতে পারে। কোয়ান্টাম গেটটি একটি লজিক গেটের সাধারণীকরণ: এটি এক বা একাধিক কোয়েট তাদের প্রারম্ভিক অবস্থার ভিত্তিতে গেটটি প্রয়োগ করার পরে তাদের যে রূপান্তরটি অনুভব করবে তা বর্ণনা করে। কোয়েটস এবং গেটগুলির শারীরিক প্রয়োগ কঠিন, একই কারণে কোয়ান্টাম ঘটনাটি দৈনন্দিন জীবনে পালন করা শক্ত।একটি পদ্ধতি হ'ল সুপারকন্ডাক্টরগুলিতে কোয়ান্টাম কম্পিউটারগুলি প্রয়োগ করা, যেখানে কোয়ান্টাম এফেক্টগুলি ম্যাক্রোস্কোপিক হয়ে যায়, যদিও অত্যন্ত কম অপারেশন তাপমাত্রার দামে।

এটি কিছু অর্থবহ করে! তবে, আমি খুঁজছিলাম যে কেন অপটিক্যাল কোয়ান্টাম কম্পিউটারগুলিকে সুপারকন্ডাক্টিং কোয়ান্টাম কম্পিউটারগুলির বিপরীতে "অত্যন্ত নিম্ন তাপমাত্রা" প্রয়োজন হয় না। তারা কি একই সমস্যায় ভুগছেন না যেমন অপটিকাল কোয়ান্টাম কম্পিউটারগুলিতে কোয়ান্টাম ঘটনাটি ঠিক তেমনি সুপারকন্ডাক্টিং কোয়ান্টাম কম্পিউটারের মতো পর্যবেক্ষণ করা কঠিন নয় ? কোয়ান্টাম এফেক্টগুলি কি ইতিমধ্যে ঘরের তাপমাত্রায় ম্যাক্রোস্কোপিক হয়, যেমন কম্পিউটারে? কেন এমন?

আমি উইকিপিডিয়ায় লিনিয়ার অপটিক্যাল কোয়ান্টাম কম্পিউটিংয়ের বর্ণনা দিয়ে যাচ্ছিলাম , তবে "তাপমাত্রা" এর মতো কোনও রেফারেন্স পাইনি।

Answer 1

আমি খুঁজছিলাম যে কেন অপটিক্যাল কোয়ান্টাম কম্পিউটারগুলিকে সুপারকন্ডাক্টিং কোয়ান্টাম কম্পিউটারগুলির বিপরীতে "অত্যন্ত নিম্ন তাপমাত্রা" প্রয়োজন হয় না।

সুপারকন্ডাক্টিং কোয়েটগুলি সাধারণত 4 গিগাহার্জ থেকে 10 গিগাহার্টজ ফ্রিকোয়েন্সি পরিসরে কাজ করে। কোয়ান্টাম মেকানিক্সে রূপান্তর ফ্রিকোয়েন্সি এর সাথে যুক্ত শক্তি হ'ল যেখানে প্লাঙ্কের ধ্রুবক। তাপীয় শক্তি E তাপীয় = কে বি টি (যেখানে কে বি বোল্টজমানের ধ্রুবক) এর সাথে কুইট স্থানান্তর শক্তির তুলনা করে , আমরা দেখতে পাই যে কুইবিট শক্তি তাপের শক্তির উপরে যখন f 10 > k b T / h$f_{10}$$E_{10} = h f_{10}$$h$$E_\text{thermal} = k_b T$$k_b$

$$f_{10} > k_b T / h \, .$$

বোল্টজমান এবং প্ল্যাঙ্কের ধ্রুবকগুলি অনুসন্ধান করে আমরা h / k b = 0.048 খুঁজে পাই

$$h/k_b = 0.048 \, \text{K / GHz} \, .$$

অতএব, আমরা লিখতে পারি

$$f_{10} > 1 \, \text{GHz} \, \,\frac{T}{0.048 \, \text{K}}$$

সুতরাং, 10 গিগাহার্জ-এ সর্বোচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি সুপারকন্ডাক্টিং কুইটের জন্য আমাদের দরকার$T < 0.48 \, \text{K}$

$\left \lvert 0 \right \rangle$$\left \lvert 1 \right \rangle$$10^{14}$

তারা কি একই সমস্যায় ভুগছেন না যেমন অপটিক্যাল কোয়ান্টাম কম্পিউটারগুলিতে কোয়ান্টাম ঘটনাটি ঠিক তেমনি সুপারকন্ডাক্টিং কোয়ান্টাম কম্পিউটারের মতো পর্যবেক্ষণ করা কঠিন নয়?

$^{[a]}$। আসলে, সেরা ফটো-ডিটেক্টরগুলি আসলে ক্রিওজেনিক পরিবেশে চালিত হওয়া দরকার, তাই কিছু অপটিক্যাল কোয়ান্টাম কম্পিউটিং আর্কিটেকচারগুলিতে কুইজেটিক রেফ্রিজারেশন প্রয়োজন যা সত্ত্বেও কুইটগুলি তাদের খুব উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি থাকে।

পিএস এই উত্তরটি কিছুটা প্রসারিত হতে পারে। কারও যদি নির্দিষ্ট দিক থাকে তবে তারা তার সম্পর্কে আরও জানতে চাইলে দয়া করে একটি মন্তব্য দিন leave

$[a]$

Comments

চমৎকার উত্তর! আপনার যুক্তি অনুসারে কেন ফোটনগুলি তাপমাত্রার প্রতি আরও দৃ res় থাকে: তাত্ক্ষণিকভাবে ফোটনে কিউ তথ্য এনকোড করার সর্বাধিক সাধারণ উপায় হ'ল "সেখানে / সেখানে নেই" এনকোডিং ব্যবহার না করে তাদের স্বাধীনতার অভ্যন্তরীণ ডিগ্রি ব্যবহার করা। এটি বিশেষত সত্য কারণ অনেকগুলি কোয়ান্টাম অপটিক্যাল কিউসি প্রোটোকল যেভাবে পোস্টসলেশনে কাজ করে। আমার কাছে মনে হয় এই যুক্তির লাইনটি ডিগ্রোরিয়েন্স ডিগ্রির চেয়ে বেশি মনোযোগ / শোষণের ডিগ্রিকে সম্বোধন করে। কোনও ফোটনের অনুভূমিক এবং উল্লম্ব মেরুকরণের মধ্যে অবস্থার মধ্যে রূপান্তর যখন কাজ করে তখন এই জাতীয় যুক্তি কাজ করে?

— GMS

অভ্যন্তরীণ ডিগ্রী স্বাধীনতার কম-বেশি ফোটন ফোটন থাকুক বা না হউন @ জিএলএস, সেগুলি অবশ্যই ব্যবহৃত হয়, সুতরাং এই উত্তরটি প্রসারিত করা উচিত। আমি জানি আপনার উত্তরটি এই মুহুর্তে স্পর্শ করেছে এবং আমি ভাবছিলাম যে আপনার উত্তরটি প্রসারিত করার জন্য আমার সম্পাদনা করা উচিত, বা এখানে আমার নিজস্ব সংস্করণ যুক্ত করা উচিত whether

— ড্যানিয়েলস্যাঙ্ক

আমার ধারণা এটি সংযোজন কী হবে তার উপর নির্ভর করে। আপনি যদি ফটনের স্বাধীনতার অভ্যন্তরীণ ডিগ্রির মধ্যে রূপান্তরের জন্য আপনার উদ্যমী যুক্তিটি প্রসারিত করতে পারেন তবে এটি সম্ভবত আপনার উত্তরের চেয়ে আরও উপযুক্ত fit

— GML

@ জিএলএস অনলাইনে স্বাধীনতার ডিগ্রিগুলির জন্য শক্তিশালী যুক্তি সত্যই কাজ করে না। মিথস্ক্রিয়া শক্তি সম্পর্কে আপনার উত্তর সেখানে আরও প্রাসঙ্গিক। আমি

— এটিতে

আপনি যখন লেখেন "ননলাইনার স্ফটিকগুলির সাথে চ্যালেঞ্জটি হ'ল এগুলি অত্যন্ত অদক্ষ; কেবলমাত্র ফোটনের খুব সামান্য ভগ্নাংশই যে অ-লাইনের প্রক্রিয়াটির অন্তর্গত হয় যা মিথস্ক্রিয়া ঘটাচ্ছে o", এই মিথস্ক্রিয়া তাপমাত্রা-স্বাধীন কি?

— অগাইতারিনো

Answer 2

কারণ হালকা, সঠিক ফ্রিকোয়েন্সিগুলিতে পদার্থের সাথে দুর্বলভাবে যোগাযোগ করে। কোয়ান্টাম শাসনব্যবস্থায়, এটি একক ফোটনগুলিকে অনুবাদ করে মূলত শোরগোল এবং সিদ্ধান্তহীনতা থেকে মুক্ত যা অন্যান্য QC আর্কিটেকচারের সাথে প্রধান বাধা। পার্শ্ববর্তী তাপমাত্রা কোনও ফোটনের কোয়ান্টামের অবস্থাকে ততটা বিঘ্নিত করে না যতক্ষণ কোয়ান্টাম তথ্য পদার্থ (অণু, আয়ন, ইলেক্ট্রন, সুপার কন্ডাকটিং সার্কিট ইত্যাদি) দ্বারা বহন করা হয়। উদাহরণস্বরূপ, চীন এবং অস্ট্রিয়ার মধ্যে ফোটোনিক কুইটগুলির নির্ভরযোগ্য সংক্রমণ (আরও সুনির্দিষ্টভাবে, একটি কিউকিডি প্রোটোকল), লিংক হিসাবে নিম্ন-কক্ষপথ উপগ্রহ ব্যবহার করে সম্প্রতি প্রদর্শিত হয়েছিল (উদাহরণস্বরূপ এখানে দেখুন )।

দুর্ভাগ্যক্রমে, আলোকও অন্যান্য আলোর সাথে অত্যন্ত দুর্বলভাবে ইন্টারেক্ট করে (যেমন এটি মূলত হয় না)। একে অপরের সাথে আলাপচারিতা না করে বিভিন্ন ফোটনগুলি অপটিক্যাল কোয়ান্টাম গণনাটিকে কিছুটা জটিল করে তোলে। উদাহরণস্বরূপ, দ্বি-কুইট গেটের মতো মৌলিক উপাদানগুলি, যখন কুইটগুলি বিভিন্ন ফোটন দ্বারা চালিত হয়, কিছু অরৈখিকতার প্রয়োজন হয়, যা সাধারণত পরীক্ষামূলকভাবে কার্যকর করা কঠিন।

Answer 3

ড্যানিয়েলস্যাঙ্ক সঠিক, তবে আমি মনে করি উত্তরটি আসলে আরও বেশি সূক্ষ্ম। যদি কোনও ক্ষতি না হয় তবে ব্যাকগ্রাউন্ড বিকিরণগুলি আপনার কোয়ান্টাম ডিভাইসে ফাঁস হওয়ার কোনও উপায় থাকবে না। এমনকি এটি প্রাথমিকভাবে তাপীয়ভাবে উত্তেজিত থাকলেও, কেউ সক্রিয়ভাবে কুইটসের স্থিতি পুনরায় সেট করতে পারে। সুতরাং, মাইক্রোওয়েভ কুইটগুলির তাপীয় উত্তেজনার পাশাপাশি, তাদের এত কম তাপমাত্রায় ঠান্ডা করার মূল কারণ হ'ল কোয়ান্টামের রাজ্যে যে উপকরণগুলি বাস করে সেগুলির সত্যই ডাইলেট্রিক ক্ষতি।

বায়ু অপটিক্যাল ফোটনগুলিতে প্রায় কোনও ক্ষতি চাপায় না, তবে বৈদ্যুতিক সার্কিটগুলি কোয়ান্টামের তথ্য বহনকারী মাইক্রোওয়েভ ফ্রিকোয়েন্সি প্লাজমোনকে কমিয়ে দেয়। এখন পর্যন্ত এই ক্ষতির হাত থেকে মুক্তি পাওয়ার একমাত্র উপায় হ'ল সুপারকন্ডাক্টরগুলি ব্যবহার করা, এবং অতিরিক্তভাবে, সুপারকন্ডাক্টরের সমালোচনামূলক তাপমাত্রার তুলনায় ক্রেওজেনিক ট্রিট্রেটিউয়ারগুলিতে যাওয়া, তবে উচ্চতর তাপমাত্রা ব্যবহার করতে সক্ষম না হওয়ার কোনও মৌলিক কারণ নেই ভবিষ্যতে, একবার কম ক্ষতি সহ উপকরণগুলি উপলভ্য হয়ে যায় ।