Quantumcomputer werkt als hij uitstaat

[Blue-Sky]

<img src="http://upload.userbase.be/upload/060223_cat_kl.jpg" align="left" width="120" height="100">Dankzij Schrödingers kat en Zeno's pijl. Zelfs voor de vreemde wereld van de quantummechanica is het raar: een computerprogramma dat antwoorden produceert als de computer niet eens aanstaat. Het idee is dat een quantumcomputer (die atomen en moleculen gebruikt om berekeningen uit te voeren) in 'superposition' kan worden gezet: een staat waarin hij zowel aan- als uitstaat.

Dit principe staat in de quantummechanica bekend als "Schrödingers kat". Deze wetenschapper oppert dat als een kat in een doos wordt gestopt met vergif en de doos wordt dichtgedaan, de observator niet weet in welke staat de kat verkeerd - dood of levend. Voor hem is de kat op dat moment dus beide.

Dat klinkt als een vernuftig staaltje theorie waar in de praktijk weinig mee kan. Wetenschappers van de University of Illinois hebben dit principe echter weten toe te passen in een quantumcomputer: zij laten Schödingers kat als het ware op 'Enter' drukken.

De wetenschappers zenden een foton (lichtdeeltje) door een systeem van spiegels en andere optische instrumenten. In dit systeem bevindt zich ook een component die een eenvoudige zoekopdracht kan uitvoeren in een databank door de eigenschappen van de foton te veranderen.

De wetenschappers maken hierbij gebruik van nóg een fenomeen uit de quantummechanica: het Zeno-effect. Dit beschrijft dat een onstabiel element (zoals een foton) elke keer naar zijn beginstaat terugkeert wanneer het element wordt geobserveerd. Wanneer het constant wordt geobserveerd, zal het dus nooit veranderen. Dit effect dankt zijn naam aan de paradox van Zeno's pijl, die stelt dat aangezien een pijl in zijn vlucht op geen enkel geïsoleerd moment beweegt, hij onmogelijk in beweging kan zijn.

In het geval van de computer voorkomen doorlopende metingen dat het foton ooit in het programma komt of van aard verandert, terwijl het foton tegelijkertijd tóch aanwezig is en zijn eigenschappen het programma aansturen. En zo zijn we weer terug bij de kat die dood en levend is.

"Het is bizar om te weten dat de computer niet heeft gedraaid, terwijl je toch de uitkomst van een zoekopdracht hebt", aldus Onur Hosten, lid van het onderzoeksteam. Waar deze ingewikkelde techniek goed voor is, laat zich gelukkig eenvoudig uitleggen: "Een niet-draaiende computer produceert minder fouten", aldus Hosten.

Bron: ZDNet.be van 24 februari 2006

[khsw]

Tweakers had dit bericht gisteren ook staan, hoe meer je het leest, hoe minder je er van snapt (allé, da's bij mij toch het geval )


Onderzoekers van de universiteit van Illinois zijn erin geslaagd om het resultaat van een algoritme te bepalen zonder het algoritme ooit te draaien. Dit lukte door kwantumberekeningen te combineren met een kwantumvraagstelling en gebruik te maken van een effect dat 'counterfactual computation' wordt genoemd. Een voorwaarde voor dit effect is dat een kwantumcomputer beschikbaar is die geprogrammeerd is om een berekening uit te voeren zodra deze wordt aangezet. Wanneer de mogelijkheid bestaat dat de computer de berekening al uitvoert, terwijl de computer in werkelijkheid de berekening niet heeft uitgevoerd, is het mogelijk dat het resultaat van een berekening bekend wordt zonder de berekening te starten. De wetenschappers ontwikkelden een optische kwantumcomputer om dit effect te demonstreren.

Kwantumondervraging, ook bekend onder de omschrijving 'meten zonder interactie', is een techniek waarbij gebruik gemaakt wordt van de eigenschap dat bijvoorbeeld fotonen zich soms gedragen als een golf en soms als een deeltje. Deze dualistische eigenschap wordt gebruikt om een bepaalde regio in een ruimte op te zoeken, zonder deze regio daadwerkelijk binnen te gaan. Door gebruik van een slimme opstelling van drie interferometers slaagde het team erin om met Grover's kwantumzoekalgoritme een database met vier elementen te doorzoeken. 'Door het foton in een superpositie van het zoekalgoritme draaien en niet-draaien te plaatsen, kregen we zelfs wanneer het foton het zoekalgoritme niet uitvoerde informatie over het antwoord', zegt Onur Hosten, hoofdauteur van het artikel over het onderzoek dat in Nature verschijnt. 'Tevens hebben we theoretisch aangetoond hoe het antwoord verkregen kan worden zonder het algoritme ooit te starten, door gebruikmaking van het 'chained Zeno'-effect'.

Door slim gebruik te maken van interferentie-eigenschappen en het opdelen van stralen, kunnen de onderzoekers elk foton in een superpositie plaatsen van het nemen van twee paden. Hoewel een foton meerdere posities tegelijk kan innemen, kan het maar op één plek tegelijk verschijnen. De verschijning bepaalt dan het pad en dat, op een erg vreemde manier, kan betekenen dat het zoekalgoritme niet gestart hoeft te worden. Kwiat, hoofd van het onderzoeksteam, zegt dat de mogelijkheid dat het algoritme zou kunnen starten, op een bepaalde manier voorkomt dat het algoritme start. 'Dit is het hart van kwantumvraagstellingschema's, en kwantummechanica wordt voor mijzelf niet veel mysterieuzer dan dit'. Hoewel de optische kwantumcomputer van de onderzoekers niet opgeschaald kan worden, kan het gebruik van dergelijke vraagstellingstechnieken het aantal fouten in toekomstige kwantumcomputers verlagen. 'Alle inspanningen om de hoeveelheid fouten van kwantumcomputers omlaag te brengen, maken het waarschijnlijker dat op den duur een grootschalige kwantumcomputer gemaakt kan worden', aldus Kwiat.


( bron : http://tweakers.net/nieuws/41291 )

[Phuncz]

OK, lekker ingewikkeld

Komt dit er op neer dat "simpele" functies gewoon kunnen gedaan worden zelfs als alles zonder stroom staat ? Lijkt me wel leuk, kan voor bedrijven wel veel handige functies hebben.