Las computadoras cuánticas tienen la capacidad de resolver problemas lejos del alcance de las supercomputadoras más rápidas de hoy. Pero las máquinas de hoy son conocidas. Los bits cuánticos, o “quat”, que afectan fácilmente la información de la tienda y el proceso con su entorno, lo que comete errores que se acumulan rápidamente.
Uno de los enfoques más prometedores para superar este desafío es la computación cuántica toopológica, cuyo objetivo es rodear la información codificando la información cuántica en las propiedades geométricas de las partículas extrañas. Se espera que estas partículas predicen algunos de los dos materiales dimensionales, se espera que haya mucho más resistente al ruido e interferencia que las mazorcas tradicionales.
“Ninguno de los principales candidatos se está haciendo para construir una computadora de este tipo, cuyos sistemas extranjeros, como la finca Quantum Hall parcial y los supercompactores topológicos ya se están investigando debido a su posible sentimiento”. Apreciación de AaronProfesor de Matemáticas, Física y Astronomía en el USC Dornsif College of Letters, Arts and Sciences y el autor principal de este estudio. “Él mismo, los anoninos de la formación de hielo no pueden realizar todas las acciones necesarias para la computadora cuántica para fines generales. Los cálculos que admiten que confían en el ‘trenzado’, transfiriéndose físicamente al movimiento para realizar una lógica cuántica alrededor de otra persona. El requerido para la fuerza total requerida”.
Pero en una nueva investigación publicada en Comunicaciones de la naturalezaUn equipo de matemáticas y médicos, dirigido por investigadores de la USC, ha mostrado un trabajo increíble. Al agregar el mismo nuevo tipo de anon, que previamente se desperdició en el punto tradicional del conteo cuántico tópico, el equipo muestra que cualquier tipo de reproducción puede hacerse universal, capaz de realizar cualquier computación cuántica. El equipo llamó a estas partículas salvadas “descuidadas”, un nombre que refleja tanto su estado descuidado como su nueva importancia. Este nuevo anon emerge naturalmente de un marco matemático más amplio y proporciona la desaparición necesaria para completar el conjunto de herramientas computacionales.
De la basura de las matemáticas al tesoro cuántico
La clave está en una nueva clase de teoría de las matemáticas, llamadas teorías de campo cuántico no mapológicos (TQFT). Estos estándares amplían el marco “semipile” que los físicos generalmente usan para cualquier explicación. Los modelos tradicionales hacen que las matemáticas básicas sean más fáciles desperdiciando elementos con un “Quantum Trace Zero”, y efectivamente los llaman inútiles.
“Pero esos artículos desperdiciados se han convertido en una pieza perdida”. Esto es como encontrar un tesoro que todos consideraban basura matemática. “
El nuevo marco mantiene estos ingredientes descuidados y revela un nuevo tipo. Es importante destacar que solo uno necesita ser descuidado, y sigue siendo un estacionario al calcularlo por cualquier tipo de ruptura.
Una casa que tiene habitaciones inestables
El descubrimiento no estaba exento de desafíos matemáticos. El marco no de la mapa del mar que introduce irregularidades que violan la unidad, que es un principio fundamental que garantiza que la mecánica cuántica mantenga la posibilidad. La mayoría de los físicos pueden haberlo visto como un error mortal.
Pero el equipo de Lauda consiguió un trabajo hermoso. Diseñaron su codificación cuántica para mantener estas irregularidades matemáticas fuera del recuento original. “Piénselo como diseñar una computadora cuántica en casa con algunas habitaciones inestables”, explicó Lauda. “En lugar de arreglar cada habitación, asegúrese de que toda su informática esté en áreas estructuralmente estables mientras mantiene los problemas alejados de los límites”.
“Hemos eliminado efectivamente las partes extrañas de la teoría”, dijo Lauda. “Al diseñar cuidadosamente la información cuántica, nos aseguramos de que vive en partes de la teoría que se comportan correctamente, por lo que el cálculo funciona incluso si la estructura global funciona”.
De las matemáticas puras a la realidad cuántica
El progreso explica cómo las matemáticas abstractas pueden resolver problemas de ingeniería concretos de manera inesperada.
“Al adoptar la estructura matemática que anteriormente se consideraba inútil, abrimos un capítulo completamente nuevo para la ciencia de la información cuántica”, dijo Louda.
La investigación abre direcciones y prácticamente. Según Mathematics, el equipo está trabajando para expandir su marco a los valores del segundo parámetro y para aclarar el papel de la unidad en TQFTS sin muestras. En el aspecto experimental, están destinados a identificar una plataforma material específica donde la estacionario puede ignorarse y desarrollar un protocolo que traduzca su enfoque de reproducción en valiosas operaciones cuánticas.
“Lo interesante es, especialmente que este trabajo nos acerca a la computación cuántica universal con las partículas que ya conocemos, para crear”. “Las matemáticas ofrecen un objetivo claro: si los expertos experimentales pueden encontrar una manera de comprender cualquier papelería adicional, puede desbloquear toda la fuerza del sistema basado en la formación de hielo”.
Además de Lauda, otros autores incluyen el primer autor del estudio, Philipo Isuliani, y Kim de USC, y Joshua Susan de Madagar Avers College en la Universidad de la Ciudad de Nueva York.
Este estudio respalda las subvenciones de la Fundación Nacional de Ciencias (NSF) (DMS-1902092, DMS-2200419, DMS-2401375), Oficina de Investigación del Ejército (W911NF-20-1-0075), SIEMENS Foundation, Simons Foundation, Simmons Foundation, Simmons Foundation, NSSF Support Grant, NSFSFSFA, PSSC 1841-0075, Simmon La Fundación Simmons (66685-00 54).
