어떤 사람들은 Ivan, 당신이 양자 컴퓨터를 만든 것이 아니라 NMR 기계를 만들었다고 말할 것입니다. 나는 그들에게 15년 전에 양자 컴퓨터를 만들고 싶었습니다.
여러 유형의 양자 컴퓨터가 있습니다. 초전도 QC가 있지만 액체 질소나 액체 헬륨이 필요하고, 이온이 갇혀 있는 QC가 있지만 높고 위험한 전압과 액체 질소, 액체 헬륨이 필요합니다. 광학 QC가 있지만 이를 위해서는 얼굴인 단일 광자가 필요합니다.
더 비싼 광학 테이블도 있지만 NMR(핵자기 공명)이라는 또 다른 유형의 QC도 있습니다. 2001년에 IBM은 숫자 15를 3과 5로 인수분해하는 NMR QC를 만들었고 NMRQC 기계도 만들 수 있다고 생각했습니다. 하지만 어디서부터 시작해야 할지 알았기 때문에 잠시 검색하다가 캐나다의 물리학자 Carl Michal이 일반적인 도구와 Arduino라는 미니 컴퓨터를 사용하여 NMR 기계를 만드는 방법을 보여주는 혁신적인 논문을 발견했고 그에게 연락했습니다. 우리가 큐비트에 사용할 Arduino 핵무기 센터를 운영하기 위한 코드를 제공했습니다.
이 "탱크"에는 물이 들어 있습니다. 첫 번째 레벨은 알루미늄 튜브이며 두께는 2-3mm입니다. 2000Hz에서의 파동 감쇠 이 알루미늄은 약 90%를 차단하므로 전자기 잡음을 낮추는 데 도움이 됩니다. 핵 중심을 분극시키는 구리선 나선이 있고 핵과 "대화"하는 데 사용하는 송신 및 수신 나선이 있습니다. 수소의 중심.
마지막으로 물이 있습니다. NMR 기계는 게토레이 유형의 병을 담을 수 있도록 만들어졌으며 정확한 양의 물을 갖게 되며 이렇게 넣으면 정상 온도에서 핵이 모든 종류의 뾰족하게 됩니다. 방향 중 우리는 핵을 한 방향으로 조직하는 데 도움이 되는 지구의 자기장을 가지고 있지만 일반적으로 무작위로 지정되어 있으므로 가장 먼저 해야 할 일은 첫 번째 구리 나선에 강한 분극장을 가하는 것입니다. 이 회로를 사용하여 수행합니다. 여기에 구성요소가 없는 회로가 있습니다.
여기 있는 부분은 Arduino 미니 컴퓨터가 시스템과 통신할 수 있게 해줍니다. 광 커플러는 모든 것을 전기적으로 분리하는 데 도움이 되므로 전기 소음은 이 프로젝트에서 가장 큰 적이므로 소음이 한 쪽에서 다른 쪽으로 전달되지 않습니다. 그런 다음 우리는 FET를 사용합니다. 기본적으로 이 스위치는 광커플러에서 나오는 약간의 전기만으로 많은 전류를 제어할 수 있게 해줍니다. 우리는 거기에서 두꺼운 채널(어두운 부분)을 통해 그 전력을 공급하고, 배터리에서 전력을 공급받아 원할 때 제어합니다.
NMR이 작동하는 방식은 물의 수소 핵(양성자)을 회전시키려는 것입니다. 이것이 우리의 계산 비트(큐비트)이며 우리는 그들이 어떻게 회전하는지 듣습니다. 핵은 작은 자석과 같지만 작기 때문에 조직화되지 않고 이 온도에서 잘 맞습니다. 그러나 일반적으로 핵은 지구의 북극을 가리키려고 하기 때문에 극성 장을 사용하여 핵을 조직합니다.
편광판을 끄고 이완시키면 이전보다 북극을 향하는 핵이 더 많아지게 됩니다. 그런 다음 두 번째 나선(송신기)을 사용하여 핵을 쳐서 진동하게 하지만 이 스트럼에 주의해야 합니다. , 이것은 특별한 스트럼이므로 이 회로를 이해하기 위해 6개의 "연산 증폭기"가 있습니다. 이를 6단계로 나누는 데 도움이 되므로 물(수소 핵)을 극성화한 후 Arduino의 신호를 다음으로 변환해야 합니다. 회로가 이해할 수 있는 것
Arduino는 양수 신호만 보낼 수 있지만 첫 번째 "연산 증폭기"에서 변환이 발생하려면 신호가 평활화되도록 양수 및 음수 신호가 필요합니다. Arduino는 사각 펄스만 전송하지만 더 둥근 것이 필요합니다. 고주파수를 제거하면 신호가 부드러워지므로 이는 저주파만 세 번째 "연산 증폭기"를 통과하도록 허용하고 전력을 제어할 수 있게 해주는 필터입니다. 이 노브로 신호를 제어할 수 있습니다.
이런 식으로 우리는 전력을 높이거나 낮추고 코어에 가하는 에너지를 조정할 수 있습니다. 이 세 개의 "릴레이"를 사용하면 모든 시간을 측정할 수 있습니다. 그런 다음 하나는 송신기를 접지에 연결하여 가만히 있도록 하고, 다른 릴레이는 송신기를 접지에 연결합니다. 송신기를 회로에 연결하는 동시에 시스템에 신호를 넣으면 두 번째 "릴레이"를 끄고 송신기/수신기를 회로의 나머지 부분에 연결하여 첫 번째의 잡음을 차단합니다. 시스템의 절반이 후반부에 도달할 수 없습니다.
(전자 소음은 우리의 최악의 적입니다.) 그리고 우리는 세 개의 연산 증폭기를 가지고 있습니다. 첫 번째는 돋보기입니다. 우리는 매우 부드러운 양성자(핵)의 소리를 듣고 있습니다. 지구의 자기장도 부드럽습니다. 따라서 이 연산 증폭기는 에코의 x1001 신호를 확대합니다. 다음 연산 증폭기를 "대역통과" 필터라고 합니다.
시스템은 전자기 잡음으로 가득 차 있지만 짧은 주파수(2000-2200Hz)에만 관심이 있으므로 "대역 통과" 필터는 나머지 잡음을 최소화합니다. 마지막 연산 증폭기는 회로에서 신호를 변경하는 또 다른 변환기입니다. Arduino는 이해할 수 있으므로 방향을 바꾸고 올바른 범위에 넣습니다. 이 그래프는 모든 것이 준비되었을 때 이 신호가 시스템에서 나오는 신호를 보여 주지만 우리는 추가로 그것을 망칩니다. 자기장(지구의 자기장뿐만 아니라) 따라서 우리의 핵은 지구의 자기장을 가리킬 수 없습니다.
우리 집에는 약간의 전자기 방사선이 방출되고 우리 시스템은 때때로 다른 소음도 들립니다. 마지막으로 여기에 보이는 이상한 곡선이 있습니다. 그것은 내 분극 회로와 관련이 있습니다.
그런데 왜 나타나는지는 모르겠지만 공명이 있지만 여전히 큰 영향을 미치지는 않습니다. 이것은 단지 지구 자기장만으로 모든 것이 잘 될 때의 신호이며 이것을 제외하고는 모든 것이 기본적으로 동일해 보인다는 것을 알 수 있습니다. 펄스는 일종의 부드러우며 우리에게 반응하는 수소의 핵심입니다. 우리가 스스로 회전하는 큐비트는 그 과정에서 에너지를 방출하고 우리는 이 프로젝트의 많은 과제가 기반이 되는 것을 듣습니다. 처음에는 전자기 노이즈로 인해 PSU(컴퓨터에 전원을 공급하는 부품)부터 시작했습니다.
하지만 이로 인해 전자기 소음이 많이 발생하고 이상한 공명이 발생하여 모든 것이 어려워졌습니다. 그래서 무선 조종 비행기용 일반 배터리로 교체했습니다. 문제는 이 배터리가 11V를 제공하려고 하는데 시스템이 5V용으로 설계되었다는 것입니다. 조정기를 5V로 사용했지만 이 조정기는 5A만 전송하도록 만들어졌습니다.
16암페어를 통과하려고 합니다. 그래서 나는 이들 중 4d를 병렬로 연결하여 충분한 암페어를 추가했습니다. 시작했을 때 전자기 노이즈가 내 시스템에 들어갈 수 있는 방법이 많았습니다. 전체 문제를 연결하기 위해 많은 와이어를 사용하는 "브레드보드"에 회로를 만들었습니다. 전선은 더 많은 전자기 잡음을 찾아낼 수 있는 기회이며 작은 안테나처럼 작동하므로 이 인쇄 회로를 사용하면 이러한 문제를 완화할 수 있습니다. 예를 들어 여기에서는 15V가 들어옵니다.
연산 증폭기가 잘 작동하기 위해 필요한 것은 마이너스 15V가 들어오는 곳과 긴 케이블로 연결된 배터리에서 나오는 전압입니다. 따라서 2개의 커패시터를 사용하면 100나노패럿 중 하나와 10나노패럿 중 하나를 사용하여 소음이 최소화됩니다. 우리는 6개의 연산 증폭기를 갖고 있으며 각각에는 해당 전력이 필요합니다. 케이블을 사용하지 않으려고 노력하고 있으므로 대신 두꺼운 평면(어두운 부분)을 사용합니다. 좋은 안테나는 평면이므로 "안테나빌리티"가 낮고 잡음을 쉽게 포착하지 않기 때문입니다.
아래에는 최소 15V가 통과할 수 있는 또 다른 평면도 있습니다. 이 회로에는 4개의 레벨이 있습니다. 세 번째 레벨은 "접지"(전기가 회로를 완성하는 곳) 역할을 하며 배제에도 도움이 됩니다. 소음. 마찬가지로 PCB(인쇄 회로)의 레벨 중 하나는 접지되어 있으며 전류를 흐르게 하는 지방 채널이 있고 앞서 말했듯이 Arduino의 소음이 시스템에 도달하는 것을 방지하는 광절연기가 있습니다. 시스템에서 Arduino에 도달하지 않습니다.
또 다른 점은 기계가 잘 작동하려면 WD40 캔입니다. 지구 자기장이 최대한 균일해야 하므로 올바르게 작동하는 코어 수를 최대화하여 근처에 금속이 있는 것을 원하지 않습니다. 이것은 나무이고 다른 테이블도 나무인데, 소파에 금속이 있어서 좀 옮겨야 했는데 도움이 되지만, 일부러 금속을 근처에 두는 '시밍'이라는 전략이 있는데, 그 영향이 영향을 미칠 수 있기 때문입니다. 조금만 플레이하고 다양한 조합을 시도하면됩니다.
그리고 어느 것이 당신에게 최고의 효과를 주고 이전과 같이 + 및 - 15V를 달성하기 위해 가장 균일한 자기장을 제공하는지 확인할 수 있는 장소, 연산 증폭기에 힘을 실어주기 위해 처음으로 다른 전기 장치를 시도했지만 잘 작동하지 않았습니다. 시스템에 많은 소음이 발생했습니다. 그래서 이 솔루션을 시도했습니다. 6개의 배터리(3개와 3개)가 있고 각 배터리는 5V를 출력하므로 +15V와 -15V를 제공합니다. 한 가지 문제는 회로가 묻지 않기 때문에 모드를 변경해야 한다는 것입니다. 전기가 많이 들어오고 배터리가 거기에 아무도 없다고 생각하고 저절로 꺼집니다.
이 버튼을 누르고 있으면 모드가 변경되고 배터리는 계속 켜져 있습니다. 마지막으로 이 시스템은 미국 서부 해안에서 작동하도록 만들어졌습니다. 왜냐하면 지구 자기장은 사용자의 위치에 따라 달라지기 때문입니다. 여기서는 "대역통과"에서 이 저항을 370에서 400q로 변경했습니다. 이는 기본적으로 필터링 범위를 약간 늘리고 내 지역에 맞게 사용자 정의할 수 있는 저항으로 변경했습니다. 먼저 휴대전화를 사용하여 자기장을 정확히 알아보세요.
그런 다음 수소의 "Larmor" 주파수에 대한 방정식을 사용하면 아래 비디오 설명에 있는 NMR 기계에서 들어야 하는 주파수를 정확히 알 수 있습니다. 계산을 잘 수행하는 웹사이트를 남겼습니다. 나는 이 기계로 암호화 미스터리를 풀지는 않을 것이지만 나의 최종 목표는 숫자 6을 2와 3으로 인수분해하는 것입니다. 아래에 내 PCB와 PCB(회로) 메모에 대한 메모가 있을 것입니다. 모두가 하는 몇 가지 실수를 저질렀습니다. 첫 번째 버전에서는 연결을 제거할 필요가 없었습니다.
하지만 잊어버린 저항기를 추가해야 한다면 시스템의 물리학을 설명하는 또 다른 비디오를 만들 계획이므로 흥미로우면 구독하십시오. 먼저 Carl Michal에게 감사하고 싶습니다. 내 이메일에 응답한 다음 내 친구에게 감사를 표하고 싶습니다. 연산 증폭기가 시스템의 중요한 부분임을 이해하도록 도와준 Damon은 전기 공학에 대한 그의 경험도 전자기 노이즈를 줄이는 전략에 도움이 되었습니다. 마지막으로 일반적인 지원을 해준 친구 Evan Reeves에게 감사의 말씀을 전하고 싶습니다.
