Συμπιέζοντας την κβαντική πληροφορία

Πρώτη καταχώρηση: Σάββατο, 27 Σεπτεμβρίου 2014, 16:35
Συμπιέζοντας την κβαντική πληροφορία
Ερευνητές του Ινστιτούτου Προηγμένης Έρευνας του Καναδά απέδειξαν πειραματικά πως η πληροφορία που είναι αποθηκευμένη σε κβαντικά μπιτ μπορεί να συμπιεστεί εκθετικά δίχως το περιεχόμενό της να υποστεί την παραμικρή απώλεια. Η ανακάλυψη μπορεί να βρει πολλές εφαρμογές στις μελλοντικές κβαντικές επικοινωνίες αλλά και στην αποθήκευση πληροφοριών.

Η συμπίεση αποτελεί ένα πολύ σημαντικό τμήμα των καθιερωμένων ψηφιακών επικοινωνιών, που επηρεάζει την καθημερινότητά μας, όπως για παράδειγμα τις εκατομμύρια τηλεφωνικές κλήσεις που μεταδίδονται κάθε στιγμή μέσω δορυφόρων, την κίνηση στο διαδίκτυο ή τη χωρητικότητα του φορητού μας MP3 player.

Στα κβαντικά συστήματα πληροφορικής, η πληροφορία αποθηκεύεται και υφίσταται επεξεργασία σε κβαντικά μπιτ (qubit). Ενώ τα καθιερωμένα μπιτ που χρησιμοποιούνται σήμερα μπορούν να λάβουν την τιμή 0 και 1, τα qubits, εκμεταλλευόμενα την κβαντική τους ιδιότητα, μπορούν να βρίσκονται σε κατάσταση υπέρθεσης ή, με άλλα λόγια, ταυτόχρονα και στις δύο τιμές 0 και 1, γεγονός που ανοίγει νέους ορίζοντες στην επιστήμη της πληροφορικής.

Το κρίσιμο στοιχείο στη συμπεριφορά του qubit είναι πως παραμένει στην κατάσταση υπέρθεσης για όσο δεν υφίσταται κάποια αλληλεπίδραση με τον εξωτερικό κόσμο, καθώς τη στιγμή που συμβαίνει αυτό η κυματοσυνάρτησή του καταρρέει και το qubit λαμβάνει άμεσα κάποια από τις τιμές 0 ή 1.

Παρόλο που η συμπίεση διαδραματίζει σπουδαίο ρόλο στη μετάδοση και αποθήκευση της πληροφορίας, δεν ήταν σαφής η δυνατότητα συμπίεσης της κβαντικής πληροφορίας, γεγονός που συνιστούσε ανασταλτικό παράγοντα στην εξέλιξη των κβαντικών υπολογιστών. Σύμφωνα όμως με τη νέα μελέτη που θα δημοσιευτεί στο επόμενο τεύχος του επιστημονικού περιοδικού «Physical Review Letters», αυτό είναι απολύτως εφικτό και μάλιστα με θεαματικά αποτελέσματα.

Στο πείραμα οι ερευνητές χρησιμοποίησαν φωτόνια ως qubits, τα οποία μπορούν να μεταφέρουν πληροφορία μέσω του σπιν τους, μιας κβαντικής τους ιδιότητας που μπορεί να λάβει τις διακριτές τιμές πάνω και κάτω. Μέσω υπολογισμών κατάφεραν να αποδείξουν πως η πληροφορία που μεταφέρουν τρία qubits μπορεί να αποθηκευτεί πλήρως σε δύο qubits, ενώ η διαδικασία συμπίεσης γίνεται στη συνέχεια εκθετική, αφού έδειξαν πως 10 qubits αρκούν για να αποθηκεύσουν τη συμπεριφορά 1.000 qubits και αντίστοιχα 20 qubits αρκούν για να περιγράψουν την κατάσταση ενός εκατομμυρίου qubits.

«Η εργασία αυτή ξεδιαλύνει μερικές από τις πιο σημαντικές διαφορές στην επεξεργασία της πληροφορίας στον κλασικό και τον κβαντικό κόσμο, και επίσης υπόσχεται μια εκθετική μείωση της απαιτούμενης κβαντικής μνήμης για την εκπλήρωση διάφορων εργασιών» δήλωσε ο Εφραίμ Στάινμπεργκ, ερευνητής του πανεπιστημίου του Τορόντο.

Πηγή: naftemporiki

Τελευταία ενημέρωση: Σάββατο, 27 Σεπτεμβρίου 2014, 17:36