دانشمندان وسیله ی جدیدی ساختند که راه را برای فناوری های کوانتومی روشن می سازد

دانشمندان وسیله ی جدیدی ساختند که راه را برای فناوری های کوانتومی روشن می سازد

محققان یک وسیله ی ابتکاری جدید ساختند که تک‌ذرات نور یا فوتون‌ها را از نقاط کوانتومی که اجزای کلیدی کامپیوترهای کوانتومی کاربردی، ارتباطات کوانتومی و دیگر دستگاه‌های کوانتومی هستند، ساطع خواهد کرد.

این گروه تحقیقاتی با دستگاه خود باعث بهبود اساسی طراحی‌های قبلی در سیستم‌های فوتونیکی شده‌اند، دستگاهی که امکان گسیل قابل کنترل و جهت‌دار تک فوتون‌ها را فراهم می‌سازد و حالت‌های درهم‌تنیده از جفت‌ نقاط کوانتومی را تولید می‌کند.

کیوبیت‌ها و نوید محاسبات کوانتومی
نویدبخشی کامپیوتر‌های کوانتومی بر مبنای ویژگی‌های بیت‌های کوانتومی برای اجرای محاسبات است. کامپیوترهای فعلی، اطلاعات را در بیت‌ها با یکی از مقادیر صفر یا یک ذخیره و پردازش می‌کنند در حالیکه کیوبیت‌ها می‌توانند همزمان صفر و یک باشند. از این‌رو، کامپیوتر‌های کوانتومی، توان‌ محاسباتی بسیار بیشتری نسبت به کامپیوتر‌های کلاسیک خواهند داشت.

دانشمندان در حال بررسی گزینه‌ها و طراحی‌های مختلف برای تبدیل محاسبات کوانتومی به یک واقعیت عملی هستند. یک ایده‌ی پیشنهادی، با بکارگیری سیستم‌های فوتونیکی، از خواص کوانتومی نور در مقیاس نانو به عنوان کیوبیت استفاده می‌کند. دانشمندان، چنین سیستمی را در مقاله‌ای که به تازگی منتشر شده بررسی کرده‌اند.

سیستم آن‌ها از تک فوتون‌های نور گسیل‌شده از ساطع‌کننده‌های کوانتومی (مواد نانو‌مقیاس معروف به نقاط کوانتومی) در زمان و فضای کنترل‌شده استفاده می‌کند. کنترل انتشار نور از این نقاط و تولید درهم‌تنیدگی کوانتومی گسیل از جفت‌های این نقاط، برای کاربرد‌هایی از قبیل محاسبات کوانتومی، ضروری است.

درهم‌تنیدگی کوانتومی یک خاصیت بنیادی از مکانیک کوانتومی است و زمانی اتفاق می‌افتد که یک جفت یا گروهی از ذرات، به صورت کوانتومی به هم مرتبط‌ شوند، به طوری‌که حالت کوانتومی هر ذره از این جفت را نتوان به طور مستقل از حالت ذرات دیگر توصیف کرد. اساسا، دو نقطه‌ی کوانتومی درهم‌تنیده می‌توانند فوتون‌های درهم‌تنیده گسیل کنند.

محققان می‌گویند: «این دستگاه با قرارگیری یک نوک فلزی در یک سطح چند نانومتری شامل نقاط کوانتومی کار می‌کند. این نوک به وسیله‌ی نور، برانگیخته شده و یک میدان الکتریکی با شدت بسیار بزرگ تولید می‌کند که می‌تواند تعداد تک فوتون‌های گسیل‌شده توسط نقاط را شدیدا افزایش دهد. این میدان قوی همچنین می‌تواند تابش گسیلی از زوج‌ نقاط کوانتومی را جفت کرده و حالت‌های آن‌ها را به نحوی درهم‌تنیده کند که منحصر به گسیل‌کننده‌های کوانتومی نور است».

مزیت برجسته‌ی دیگر این دستگاه در سازوکار آن است که برتر از پیشرفته‌ترین دستگاه‌های فعلی برای کاربرد‌های محاسبات کوانتومی عمل می‌کند.
محققان می‌گویند: «ما می‌توانیم با رصد نوک فلزی، روی سطح دربر‌گیرنده ی نقاط کوانتومی، گسیل تک فوتونی مورد نیاز را تولید کنیم. چنین دستگاهی بسیار ساده‌تر از سیستم‌های فعلی است که سعی می‌کنند یک نوک فلزی یا یک کاواک را در مجاورت یک نقطه‌ی کوانتومی ثابت نگه‌ دارند. ما اکنون انتظار داریم که این دستگاه و عملکرد آن، اثری قابل توجه بر روی تحقیق در زمینه‌ی گسیل کننده‌های کوانتومی برای فناوری‌های کوانتومی داشته باشد».

برنامه ی بعدی این گروه تحقیقاتی، ساخت دستگاه‌هایی است که گسیل تک‌فوتونی کنترل‌شده را ثابت خواهند کرد. همچنین این گروه، به طور جدی در تحقیق در زمینه‌ی فناوری‌های کوانتومی در ایرلند مشارکت خواهند داشت.
منبع: phys.org
 
امتیاز دهی
 
 

نظر شما
نام  
پست الكترونيک
وب سایت
متنی که در تصویر می بینید عینا تایپ نمایید
نظر
login