Điện toán lượng tử với các phân tử để tìm kiếm nhanh hơn các cơ sở dữ liệu chưa được sắp xếp

Anonim

Sổ lưu niệm hoặc mạng xã hội là các bộ sưu tập của hầu hết dữ liệu chưa được phân loại. Việc tìm kiếm các phần tử đơn lẻ với khối lượng dữ liệu rất lớn, tức là đối với kim trong dữ liệu haystack, là cực kỳ phức tạp đối với các máy tính cổ điển. Các nhà khoa học của Viện Công nghệ Karlsruhe (KIT) hiện nay đã thực hiện cơ học lượng tử và thực hiện thành công thuật toán của Glover, một quá trình cho việc tìm kiếm nhanh chóng một phần tử tìm kiếm trong các cơ sở dữ liệu chưa phân loại. Kết quả của họ được báo cáo trong các tờ Physical Review Letters .

Một máy tính lượng tử phổ quát vẫn là một tầm nhìn. Các hệ thống lượng tử đặc biệt hứa hẹn sẽ giải quyết một số nhiệm vụ nhanh hơn một máy tính cổ điển, tuy nhiên, đã đóng một vai trò quan trọng trong khoa học. Để tìm thấy một phần tử nhất định trong dữ liệu chưa được phân loại, một máy tính thông thường phải chạy qua tất cả các phần tử tìm kiếm liên tiếp trong trường hợp không thuận lợi nhất. Một hệ thống lượng tử với thuật toán tìm kiếm của Grover được triển khai thực hiện tăng tốc tìm kiếm một cách bậc hai.

Các nhóm nghiên cứu đứng đầu là các giáo sư Wolfgang Wernsdorfer và Mario Ruben của KIT cùng với các nhà khoa học của Institut Néel (Grenoble) đã thành công trong việc thực hiện điều này: Các nhà khoa học đã áp dụng thuật toán của Grover cho nam châm phân tử và tạo ra một hệ thống lượng tử. là tìm kiếm nhanh chóng các yếu tố tìm kiếm trong dữ liệu chưa được phân loại.

Trong dự án nghiên cứu mới nhất của họ, họ đã chứng minh tính khả thi của việc tìm kiếm nhanh một cơ sở dữ liệu nhỏ gồm bốn phần tử. Giáo sư Ruben nói: "Nhưng phương pháp này có thể được thực hiện trong bất kỳ hệ thống lượng tử nào với nhiều mức năng lượng không đẳng hướng, mở ra con đường hướng tới một thuật toán tìm kiếm lượng tử phổ quát".

Các nhà khoa học đã thực hiện thuật toán của Grover trong một nam châm phân tử đã bị chồng chất với các vi sóng được thiết kế đặc biệt. Chồng chất là một hiệu ứng lượng tử, trong đó một hạt giả định các trạng thái khác nhau cùng một lúc. Sau khi thực hiện các phép toán lượng tử, một bóng bán dẫn đơn phân tử đọc ra các kết quả tìm kiếm. Một hình ảnh động minh họa quá trình này.

Wolfgang Wernsdorfer, Giáo sư Viện Physikalisches của KIT và Viện Công nghệ nano (INT), nhấn mạnh rằng các trạng thái lượng tử được chế tác ở nhiệt độ rất thấp bằng cách sử dụng điện trường độc quyền. "Đó là lý do tại sao chúng tôi hy vọng rằng công nghệ này có thể được tích hợp vào các thiết bị điện tử hiện tại", Wernsdorfer cho biết thêm.

Các bóng bán dẫn phân tử tùy chỉnh được tổng hợp bởi đội ngũ của Mario Ruben tại INT và KIT của Viện Hóa học vô cơ. Ở trung tâm của nó, một nguyên tử terbi với một thời điểm từ tính rõ rệt, một spin, được đặt. Terbi được bao quanh bởi các phân tử hữu cơ bảo vệ nó chống lại các tác động bên ngoài.

menu
menu