آخرین اخبار
پنجاه فوتون کامل برای برتری کوانتومی

پنجاه فوتون کامل برای برتری کوانتومی

پنجاه، یک عدد بحرانی برای کامپیوترهای کوانتومی است که قادر به حل مسائلی هستند که ابرکامپیوترهای کلاسیکی قادر به حل آن‌ها نیستند.

اثبات برتری کوانتومی، حداقل به ۵۰ کیوبیت نیاز دارد. برای کامپیوترهای کوانتومی که با نور کار می‌کنند، به همان اندازه لازم است که حداقل ۵۰ فوتون داشته باشند. بعلاوه، این فوتون‌ها باید کامل باشند، در غیر این صورت آن‌ها قابلیت‌های کوانتومی خود را بدتر خواهند کرد. این کامل بودن است که درک آن را دشوار می‌سازد. با این حال، غیر ممکن نیست، به طوری که دانشمندان دانشگاه توئنته با پیشنهاد اصلاحات ساختار بلوری درون منابع نوری موجود، آن را اثبات کرده‌اند. یافته‌های آن‌ها در مجله Physical Review A منتشر شده ‌است.

فوتون‌ها در دنیای محاسبات کوانتومی، با توجه به ضرورت درهم‌تنیدگی، برهم‌نهی و تداخل، نویدبخش هستند. این‌ها ویژگی‌های کیوبیت‌ها نیز هستند. آن‌ها ایجاد یک کامپیوتر را ممکن می‌سازند. چنین کامپیوتری به روشی کار می‌کند که کاملا متفاوت با انجام محاسبات با بیت‌های استاندارد نمایش‌دهنده‌ی صفر و یک‌هاست. محققان سال‌هاست پیش‌بینی کرده‌اند که کامپیوترهای کوانتومی قادر به حل مسائل بسیار پیچیده، مانند محاسبه آنی تمام ارتعاشات در یک مولکول پیچیده هستند.

اولین اثبات برتری کوانتومی در حال حاضر وجود دارد که با کیوبیت‌های ابررسانا و بر روی مسائل نظری بسیار پیچیده انجام شد. حدود ۵۰ جز سازنده کوانتومی، چه به شکل فوتون‌ و چه به شکل کیوبیت، به عنوان حداقل‌ها مورد نیاز هستند. استفاده از فوتون‌ها ممکن است مزایایی نسبت به کیوبیت‌ها داشته باشد: آن‌ها می‌توانند در دمای اتاق عمل کنند و پایدارتر هستند. یک شرط مهم وجود دارد: فوتون‌ها باید کامل باشند تا به عدد بحرانی ۵۰ برسند. دانشمندان دانشگاه توئنته، اکنون در مقاله جدیدشان اثبات کرده‌اند که این امر امکان‌پذیر است.

دور انداختن قسمتی از فوتون
یک فوتون کامل چیست؟ منبع نور فوتون ممکن است دارای اتلاف باشد که در این صورت فوتون مورد انتظار ظاهر نخواهد شد. اما همچنین ممکن است فوتونی را که از میان مجموعه‌ای از کانال‌های هادی نور برای محاسبات کوانتومی حرکت می‌کند را از دست بدهید (و بنابراین نتایج محاسبات را از دست بدهید)،  با این حال، دلیل اصلی کامل نبودن این است که منبع نور، فوتون‌هایی را تولید می‌کند که هر کدام کمی متفاوت هستند، در حالی که آن‌ها باید دقیقا یکسان باشند. یک جفت فوتون را تصور کنید که از منبع نور بیرون می‌آیند که یکی قرمز و دیگری کمی نارنجی است. آن‌ها اشتراک زیادی دارند، اما این اشتراک کافی نیست. استفاده از فیلتر برای قرمز کردن هر دوی آن‌ها بدیهی به نظر می‌رسد، اما شما بخشی از فوتون را از دست خواهید داد، در نتیجه محاسبات کوانتومی را غیرممکن خواهید کرد، چون نقص‌ها، جفت‌شده باقی می‌مانند. حتی در سیستمی که می‌تواند با نقص مقابله کند، عدد بحرانی ۵۰ هرگز بدست نمی‌آید و برتری ندارد.

دامنه‌های بلور
محققان برای تعیین اینکه آیا جایی برای پیشرفت وجود دارد یا خیر، به اصول پایه‌ یعنی به منبع نور بازگشتند تا ببینند راهی برای بهبود ساختار بلوری منبع نور وجود دارد یا نه. امکان تولید نور با ویژگی‌های مورد نظر توسط بازی با جهت‌گیری ترجیحی در بلور‌ها و با تقسیم آن‌ها به دامنه‌های مختلف وجود داشت. در حال حاضر چندین سال است که محققان بر روی دامنه‌های ثابت کار می‌کنند. با این حال، تغییر دامنه‌ها، برای کنترل ویژگی‌های نور مورد نیاز است. محققان در بسیاری از آزمایشگاه‌های دنیا، در حال مطالعه این روش دستکاری نور هستند. این مقاله جدید با نزدیک شدن به درک فوتون‌های کامل، روش جدیدی را برای بهینه‌سازی بلور ارائه می‌کند.
منبع: phys.org
 
امتیاز دهی
 
 

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