Leiden 11/10/2005 Lekkende quantum computers Jeroen van den Brink JvdB, Jasper van Wezel, Jan Zaanen, Physical Review Letters 94, 230401 (2005)

Presentatie over: "Leiden 11/10/2005 Lekkende quantum computers Jeroen van den Brink JvdB, Jasper van Wezel, Jan Zaanen, Physical Review Letters 94, 230401 (2005)"— Transcript van de presentatie:

1 Leiden 11/10/2005 Lekkende quantum computers Jeroen van den Brink JvdB, Jasper van Wezel, Jan Zaanen, Physical Review Letters 94, 230401 (2005)

2 Quantum Bug QUBITS MIGHT SPONTANEOUSLY DECAY IN SECONDS RESEARCH HIGHLIGHTS QUANTUM PHYSICS Time’s up Quantum computer springs a leak De toekomstige quantumcomputer blijkt vergeetachtig Obstacle for quantum computer Quantum bits verliezen spontaan informatie Jasper van Wezel Nederlands Tijdschrift voor Natuurkunde, september 2005

3 Beschrijving van de Natuur Grote lengte schalen: Klassieke Mechanica. Kleine lengte schalen: Quantum mechanica. F = m a H  = E 

4 Klassiek Mechanica Beginvoorwaarden: {x,p} Krachten: V(x) Wet van Newton: F = ma = ∂p/∂t

5 Klassieke Waarschijnlijkheden Beginvoorwaarden zijn complex Ken ze een waarschijnlijkheid toe: exp(-  E) Bepaal collectieve grootheden Waarschijnlijkheden verhullen gebrek aan kennis!

6 Quantum Mechanica Hamiltoniaan: H = P 2 / 2m + V Schrödinger vergelijking: H  = E  Golf funktie: |  > Begin toestand: |  > Hamiltoniaan: H = P 2 / 2m + V Schrödinger vergelijking: i ∂  /∂t = H 

7 Quantum Waarschijnlijkheid Een meetuitkomst staat niet precies vast, zelfs wanneer begin voorwaarden en krachten exact bekend zijn. Ken meetuitkomst een waarschijnlijkheid toe: | | 2 Metingen aan een ensemble zijn goed gedefinieerd: Waarschijnlijkheid is inherent aan meting!

8

9

10 Quantum theorie “God is subtle, but he is not malicious“ “The theory yields a lot, but it hardly brings us any closer to the secret of the Old One. In any case I am convinced that He does not throw dice. “ Richard Feynman: ‘There was a time when the news- papers said that only twelve men understood the theory of relativity. I do not believe there ever was such a time. There might have been a time when only one man did because he was the only guy who caught on, before he wrote his paper. But after people read the paper a lot of people understood the theory of relativity in one way or the other, certainly more than twelve. On the other hand I think I can savely say that nobody understands quantum mechanics.’

11 Materie in superpositie C 60 moleculen, virussen... Anton Zeilinger

12 Een ander experimenteel veel-deeltjes qubit: Flux qubit: N=10 10 electronen Van der Wal et al., Science 290, 773 (2000)

13 Symmetrie Klassiek: Symmetrie leidt tot behoudswetten Bijv: behoud van impuls, energie, baanimpuls Quantum: Symmetry leidt tot symmetrische grondtoestand Bijv: golf pakketjes zijn over de ruimte uitgesmeerd Gevolg ∆x∆p 

14 Klassieke Condensaten Vs.

15 More is Different E …… Crystal: H = ∑ i P i 2 / 2m + ( X i – X i+1 ) 2 Collectieve modes: H = P tot 2 / 2Nm

16 More is Different E H = P tot 2 / 2Nm | 3 > | 2 > | 1 >

17 More is Different E H = P tot 2 / 2Nm + hV(X tot ) ~ 1/N  sin(x)   (x) Spontane symmetrie breking

18 Decoherentie Quantum Computer: Gebruik de mogelijkheid ‘|0> + |1>’ in plaats van klassieke ‘0 or 1’. Onze vraag: Zal spontane symmetrie breking superposities als |0> and |1> te niet doen?

19 The Model

20 Resultaat: quantum klassiek  |0> + |1> 0 or 1

21 Conclusies Decoherentie door koppeling aan het klassieke condensaat kan en zal plaats vinden. We vinden een universele decoherentie tijdschaal. De factor N maakt onze decoherentietijd waarschijnlijk ongevaarlijk voor bijv. Delft qubit... Toekomst: toestanden van het klassieke condensaat als qubit gebruiken?

22 More is Different E H = P tot 2 / 2Nm + V(X tot ) |  > = | 1 > + | 2 > + | 3 > + …..