時間熵　限制量子計算未來的時鐘難題

編譯／高晟鈞

關於如何搭建一個量子電腦，每個人或許都有自己獨特的見解。然而，卻有一點是確定的：單原子量子物理系統是透過在特定時間內，將原子暴露在特定的作用力環境下來改變他們的狀態。這意味著，如果想靠量子計算得到正確的結果，我們將需要一個極為精確的時鐘。

每個時鐘都有兩種基本屬性：精確度與時間解析度。時間解析度表示可測量的時間間隔大小；精確度則代表每個刻度的誤差程度。

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可惜的是，世界上不存在完美的時鐘。由於沒有時鐘存在無限量的可用能量（熵），因此它永遠不可能同時具備完美的分辨率與精度，這也很大程度上限制了量子電腦的可能性。

熵：混亂的時間

為了使量子電腦中的原子達到理想的狀態，我們必須在特定的時間內進行調整，但這十分困難。

「時間的測量總是與熵有關。」作者Marcus Huber說道。在每一個封閉的物理系統中，熵都會增加，並變得越來越無序。也是這種特性決定了時間的走向，熵越高的地方是未來，過去則反之。

舉一個比較實際的例子：時鐘需要電池，電池的能量最終會通過時中的機械裝置轉化為熱能、時針與分針轉動的滴答聲。時鐘在維持有序的狀態時，電池會轉換成熱輻射和聲音等無序的狀態。

量子電腦的限制

對於熵的增加，我們必須在時間分辨率與精確度間做權衡。這種限制也成為了量子電腦發展的枷鎖。儘管目前，量子電腦的精確度仍然受到其他更重要的因素所限制，像是所用的元件精確度、電磁場等等。然而，此研究也揭示了，勢必有一天科學家們將面臨時間測量的限制。

因此，倘若量子資訊處理技術進一步提高，就不可避免的要面對非最優時間測量的問題。俗話說：塞翁失馬，焉知非福，也許這便是我們了解量子世界的方法。

資料來源：SciTechDaily

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