دانشمندان در رابطه با دقت ساعت های مورد استفاده در کامپیوترهای کوانتومی به کشف مهمی دست یافته اند که محدودیت های این سیستم های محاسباتی پیشرفته را روشن می کند. این مطالعه که توسط یک تیم تحقیقاتی در دانشگاه فناوری وین انجام شد، نشان می‌دهد که اندازه‌گیری زمان کامل اساساً به دلیل مبادله ذاتی بین وضوح ساعت و دقت غیرممکن است.
ساعت‌ها در رایانه‌های کوانتومی برای دستکاری دقیق حالت‌های کوانتومی بسیار مهم هستند، زیرا محاسبات کوانتومی شامل چرخش در ابعاد بالاتر است. با این حال، تیم دریافت که اعمال چرخش برای مدت زمان دقیق برای دستیابی به حالات مورد نظر ضروری است و انحراف از مدت زمان بهینه می تواند منجر به نتایج نادرست شود.
محققان همچنین ارتباط بین اندازه گیری زمان و آنتروپی را که معیاری از بی نظمی در یک سیستم فیزیکی بسته است، بررسی کردند. آنها مشاهده کردند که هر اندازه گیری زمان به طور اجتناب ناپذیری با افزایش آنتروپی همراه است. برای مثال، انرژی باتری ساعت به گرمای اصطکاکی و تیک تاک شنیدنی تبدیل می‌شود و در نتیجه از حالت منظم به حالت بی‌نظم تبدیل می‌شود.
بر اساس این یافته ها، تیم تحقیقاتی یک مدل ریاضی ایجاد کردند که مبادله بین وضوح زمان و دقت را برای هر ساعت نشان می دهد. ساعت ها می توانند سریع یا دقیق عمل کنند، اما دستیابی به هر دو به طور همزمان غیرممکن است.
پیامدهای این کشف به رایانه‌های کوانتومی نیز کشیده می‌شود، زیرا وضوح و دقت ساعت‌ها در نهایت سرعت و قابلیت اطمینان این سیستم‌ها را محدود می‌کند. در حالی که کامپیوترهای کوانتومی کنونی هنوز توسط این محدودیت محدود نشده‌اند، پیشرفت‌های بیشتر در پردازش اطلاعات کوانتومی ممکن است آن را در خط مقدم قرار دهد.
تیم تحقیقاتی تاکید کرد که محدودیت‌های اساسی اندازه‌گیری زمان باید با پیشرفت فناوری کوانتومی مورد توجه قرار گیرد. غلبه بر اندازه گیری زمان غیربهینه در رایانه های کوانتومی چالش مهمی خواهد بود که محققان باید در آینده با آن مقابله کنند.
اگرچه این یافته‌ها یک مانع بالقوه در محاسبات کوانتومی را برجسته می‌کنند، اما فرصتی را برای دستیابی به بینش عمیق‌تر در مورد جهان کوانتومی ارائه می‌کنند. دانشمندان با بررسی پیچیدگی‌های اندازه‌گیری زمان و ارتباط آن با آنتروپی، ممکن است جنبه‌های جدید و جذابی از پدیده‌های کوانتومی را کشف کنند.
منبع
Florian Meier et al, Fundamental accuracy-resolution trade-off for timekeeping devices, arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2301.05173
