Квантовый коллапс: Время ставит под угрозу будущее квантовых компьютеров

Физики из Венского Технологического Университета обнаружили фундаментальное ограничение, которое может установить предел производительности крупномасштабных квантовых компьютеров. Вопрос заключается в способе функционирования устройств для измерения времени на базовом уровне. Хотя проблема сейчас не кажется актуальной, развитие квантовых систем с прототипов до практичных вычислительных гигантов зависит от нашей способности точно измерять время, что, по мнению исследователей, будет становиться всё более сложной задачей.

Одно из ограничений касается разрешения, с которым можно разделить время. Например, измерения любого события короче 5,39 x 10^-44 секунд противоречат теориям о базовых функциях Вселенной. Кроме того, физики полагают, что при измерении всё меньших единиц времени появляются дополнительные затраты.

Маркус Хубер, ведущий автор исследования и руководитель группы по квантовой информации и квантовой термодинамике, утверждает, что измерение времени всегда связано с энтропией. В своей недавно опубликованной теореме он и его команда демонстрируют, что без бесконечной энергии любые быстро тикающие часы в конечном итоге столкнутся с проблемами точности. Теоретический физик Флориан Майер поясняет: "Это значит: либо часы работают быстро, либо точно — оба варианта одновременно невозможны".

Это может не представлять серьёзной проблемы для обычного измерения времени, но для технологий, таких как квантовые вычисления, где всё зависит от времени, это критично. При увеличении числа квантовых частиц растёт риск их выхода из квантово-критического состояния, что оставляет всё меньше времени для необходимых вычислений.

Хотя точность квантовых компьютеров сегодня ограничена другими факторами, такими как точность компонентов, исследование показывает, что мы уже близки к режиму, в котором фундаментальные ограничения измерения времени играют решающую роль. Возможно, будущие достижения в области квантовых вычислений улучшат стабильность и уменьшат ошибки, но останется вопрос, будет ли энтропия определять предел мощности квантовых компьютеров.

Это исследование было опубликовано в журнале Physical Review Letters .