مطالعات جدید در حوزه کامپیوتر کوانتومی

مطالعات جدید در حوزه کامپیوتر کوانتومی

مقاله تحقیقاتی جدید بر اساس CIQTEK Diamond Quantum Computer for Education منتشر شده است

فناوری اطلاعات کوانتومی یک نوآوری بنیادین است که  فناوری‌های سنتی را تحت تاثیر قرار داده و بازسازی می کند. چگونگی درک اصول اولیه علم اطلاعات کوانتومی و انجام تمرینات تجربی پایه در تدریس روزانه به یک موضوع داغ و جذاب در تدریس تجربی فعلی فیزیک تبدیل شده است.

اخیراً، دکتر Shiyun Zhou، مربی تجربی از گروه فیزیک دانشگاه فودان، شانگهای، چین، به همراه یکی از شاگردش بنام Zhengyang Zhao، به طور مشترک نتیجه تحقیق “کنترل کوانتومی شامل مرکز NV در الماس” را در مجله Physics Experimentation منتشر کردند. . نتایج تحقیق بر اساس رایانه کوانتومی الماس شرکت CIQTEK، محتویات اساسی محاسبات کوانتومی مبتنی بر مرکز NV در الماس (آغاز، تنظیم و بازخوانی بیت‌های کوانتومی) را معرفی کرده و محتوای آموزشی مرتبط با نوسان Rabi را طراحی و گسترش میدهد.

آزمایش تدریس با کامپیوتر کوانتومی

آزمایش‌های محاسباتی کوانتومی از نظر محتوای نظری غنی هستند و کار کردن با آنها دشوار است. تکمیل موفقیت آمیز آزمایش به این معنی نیست که دانش آموزان واقعاً محتوای آن را درک می کنند. بنابراین، بحث در مورد طراحی آموزش و گسترش محاسبات تجربی محاسبات کوانتومی ضروری است. محققان از کامپیوتر کوانتومی آموزشی الماس به عنوان مبنایی برای آزمایش‌های آموزش محاسبات کوانتومی خود استفاده کردند که شامل دو بخش است:

1- یادگیری مفاهیم و تعاریف اولیه کوانتومی و درک اصول اولیه محاسبات کوانتومی، مانند مقداردهی اولیه، دستکاری و بازخوانی بیت های کوانتومی.
2- با اجرای برنامه‌های کاربردی، دانش آموزان برتری الگوریتم های کوانتومی را با اجرای الگوریتم کلاسیک کوانتومی D-J درک می کنند.

بر اساس شیوه‌های تدریس در دانشگاه فودان، محققان بر محتوای آموزشی و روش‌های بخش اول آزمایش، یعنی بخش تنظیم کوانتومی تمرکز می‌کنند.

گسترش تجربی

برای کمک به درک بهتر دانش‌آموزان، محققان محتوای آموزشی مربوط به نوسان رابی را طراحی و گسترش دادند: از طریق آزمایش نوسان ربی برای درک تعامل بین امواج مایکروویو و اسپین‌ها، آشنا با مقداردهی اولیه و بازخوانی حالت‌های کوانتومی. بحث در مورد تأثیر فرکانس مایکروویو در آزمایش نوسان ربیع، که منجر به روش اندازه‌گیری فرکانس تشدید می‌شود. فرکانس تشدید را از طریق آزمایش موج پیوسته اندازه گیری کنید و در مورد تأثیر پارامترهای مدت زمان مایکروویو بر نتایج اندازه گیری در طول فرآیند اندازه گیری بحث کنید. موقعیت آهنربا را تغییر دهید، ویژگی های سنتز سیستم مرکز NV را به طور کیفی نشان دهید، به طوری که دانش آموزان نحوه انجام بهینه سازی پارامتریک در ابزار واقعی را درک کنند.

از طریق این طرح آموزشی، معلمان می توانند به دانش آموزان به صورت اکتشافی آموزش دهند، آنها را راهنمایی کنند تا فعالانه فکر کنند، به آنها کمک کنند تا اصول و تکنیک های مدولاسیون کوانتومی را بطور جامع تر درک کنند، و پایه خوبی برای تحقق بیشتر محاسبات کوانتومی ایجاد کنند.

علم اطلاعات کوانتومی یک علم و فناوری نوظهور است که از تلفیق متقابل فیزیک، علم اطلاعات و سایر رشته‌ها شکل گرفته است که دارای ویژگی‌های گسترده، مقطعی، تأکید بر روی عمل پژوهشی و ترکیب نظریه و آزمایش است. . بنابراین، مشارکت دانش‌آموزان در تمرینات تجربی علوم اطلاعات کوانتومی در تمرین روزانه، برای کمک به دانش‌آموزان برای درک کامل اصول و تکنیک‌های تنظیم کوانتومی، که پایه و اساس علم اطلاعات کوانتومی است، ارزش زیادی دارد.

کامپیوتر کوانتومی آموزشی الماس، متمرکز بر تدریس تجربی علوم اطلاعات کوانتومی

کامپیوتر کوانتومی آموزشی الماس، یک ابزار آموزشی مبتنی بر رزونانس مغناطیسی اسپین مرکز فضای خالی نیتروژن (NV) در الماس است. با کنترل کمیت‌های فیزیکی پایه مانند اپتیک، الکتریسیته و مغناطیس، دستکاری کوانتومی و بازخوانی اسپین‌های مرکز NV را اجرا می‌کند که امکان نمایش مفاهیم اساسی محاسبات کوانتومی مانند کیوبیت‌ها، گیت‌های کوانتومی و الگوریتم‌های کوانتومی را فراهم می‌کند.
این ابزار در دمای اتاق کار می کند (بدون نیاز به محیط برودتی)، هزینه عملیاتی را تقریباً صفر می کند. طراحی دسکتاپ سازگاری با کلاس های درس، آزمایشگاه ها و سایر محیط ها را برای برگزاری دوره های تجربی مکانیک کوانتومی و محاسبات کوانتومی آسان می کند.