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| | Il futuro di Quantum Information Processing In un mondo sopraffatto dalla quantità crescenti di dati, trovare nuovi modi per memorizzare ed elaborare le informazioni è diventata una necessità. Elettronica base di silicio convenzionale ha sperimentato una rapida crescita e costante, grazie alla miniaturizzazione progressiva della sua componente di base, il transistor, ma questa tendenza non possono continuare all'infinito. Nei dispositivi convenzionali, le informazioni vengono memorizzate e manipolata in forma binaria: I componenti elementari di questi dispositivi cosiddetti bit-hanno due stati, ciascuno dei quali codifica il binario 0 o 1. Per andare oltre il sistema binario, si possono sfruttare le leggi della meccanica quantistica. Un oggetto quantistico-meccanico a due livelli di energia a sua disposizione può occupare uno di questi due livelli, ma anche una combinazione arbitraria ("sovrapposizione") dei due, molto simile a un elettrone in un due fenditure può passare attraverso entrambe le fenditure a una volta. Ciò si traduce in un numero infinito di stati quantici che un singolo bit quantistico, o "qubit", possono prendere, insieme ad un altro strano proprietà della meccanica quantistica, entanglement, permette una piattaforma di informazioni molto più potente di quanto sia possibile con componenti convenzionali. Elaborazione dell'informazione quantistica (QIP) utilizza qubit le sue unità di informazione di base. QIP ha molte sfaccettature, dalla simulazione quantistica, alla crittografia, alla computazione quantistica, che dovrebbe risolvere i problemi più complessi di quelli entro le capacità dei computer convenzionali. Per essere utile per QIP, un qubit deve essere sia isolata dal suo ambiente e ben controllabile, che pone requisiti stringenti sulla sua realizzazione fisica. Ma questo è solo il primo passo, di costruire un computer quantistico, per esempio, dobbiamo anche avere un'architettura scalabile e correzione di errore che può essere eseguita in parallelo con computazione, inoltre, devono esistere algoritmi quantistici efficienti per risolvere il problema in esame -una sfida teorica considerevole. Sono stati proposti una serie di tipi di qubit e sperimentalmente capito che soddisfare almeno alcuni di questi criteri, ed enormi progressi sono stati compiuti negli ultimi dieci anni per migliorare le figure di merito, come ad esempio il tempo di coerenza. In questa sezione speciale, quattro Recensioni guardano verso il futuro del QIP in alcuni dei suoi più promettenti realizzazioni fisiche. Su p. 1164 , Monroe e Kim discutere le sfide poste architetture di ioni intrappolati a centinaia e migliaia di qubit e oltre. Devoret e Schoelkopf (p. 1169 ) speculano sul futuro dei circuiti superconduttori, che Awschalom et al. (p. 1174 ) si concentrano su i tanti sapori qubit promettenti sulla base di spin nei semiconduttori. Infine, Stern e Lindner (p. 1179 ) delineano le prospettive per il calcolo quantistico usando l'approccio completamente diverso di stati topologicamente protetti. Il futuro del QIP appare brillante nonostante le molte sfide rimanenti. Come bonus, superare queste sfide sarà probabilmente anche avanzare la ricerca di base. Traduzione:The Future of Quantum Information Processing In a world overwhelmed by the increasing amounts of data , find new ways to store and process information has become a necessity . Conventional silicon-based electronics has experienced rapid and consistent growth , thanks to the progressive miniaturization of its basic component, the transistor, but this trend can not continue indefinitely. In conventional devices , the information is stored and manipulated in binary form : The basic components of these so-called bit- devices have two states, each of which encodes the binary 0 or 1. To go beyond the binary system , we can exploit the laws of quantum mechanics . An object quantum - mechanical two-level energy at its disposal can take one of these two levels, but also an arbitrary combination ( " overlap" ) of the two , much like an electron in a two-slit experiment can go through both slits at once . This results in an infinite number of quantum states that a single quantum bit , or " qubit ," can take, along with another strange properties of quantum mechanics, entanglement, allows a platform of information much more powerful than is possible with components conventional . Quantum information processing ( QIP ) uses qubits its basic unit of information . QIP has many facets , from the simulation quantum cryptography, quantum computing , which should solve more complex problems than those within the capabilities of conventional computers . To be useful for QIP , a qubit must be isolated from its environment and well- controllable , which places stringent requirements on its physical realization . But this is only the first step , to build a quantum computer, for example, we must also have a scalable and error correction can be performed in parallel with computation, must also exist efficient quantum algorithms for solving the problem at hand - a considerable theoretical challenge . Have been proposed a number of types of qubits and experimentally understood that meet at least some of these criteria , and huge progress has been made in the last ten years to improve the figures of merit , such as the coherence time . In this special section four reviews look towards the future of QIP in some of its most promising physical realizations . On p . 1164 Monroe and Kim discuss the challenges architectures trapped ions to hundreds and thousands of qubits and beyond. Devoret and Schoelkopf (p. 1169 ) speculate on the future of superconducting circuits , which Awschalom et al. (p. 1174 ) focus on the many flavors promising on the basis of spin qubits in semiconductors. Finally, Stern and Lindner (p. 1179 ) outline the prospects for quantum computation using the completely different approach of states are topologically protected. The future of QIP looks bright despite the many challenges remaining . As a bonus, overcome these challenges can also be expected to advance basic research . | | | |
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