لقد تم استخدام ظواهر العالم الكمي، والتي غالبًا ما تبدو غريبة، في التكنولوجيا منذ فترة طويلة. على سبيل المثال،
ما المشكلة؟
ومع ذلك ، لاستخدام الكمبيوتر الكمومي بإمكانياته الكاملة ، يجب أن تعمل جميع الجسيمات المتشابكة معًا. نحن نتحدث عن العناصر الأساسية للحسابات - كيوبت.
تعتبر الفوتونات – الجسيمات – مثالية لهذا الغرض.سفيتا. النقطة المهمة هي أنها "قوية" بطبيعتها ويسهل التعامل معها. والآن، أصبح الباحثون في معهد ماكس بلانك للبصريات الكمومية (MPQ) في جارشينج أقرب إلى صنع فوتونات مناسبة للعمل العملي، مثل الحوسبة الكمومية. تمكن العلماء من توليد 14 فوتونًا متشابكًا بطريقة محددة وبكفاءة عالية.
كيف كانت التجربة؟
خصوصية التجربة الجديدة هي ذلكاستخدم العلماء ذرة واحدة لإصدار الفوتونات و"تشابكها" بطريقة معينة. وللقيام بذلك، وضع الباحثون في معهد ماكس بلانك ذرة الروبيديوم في وسط مرنان بصري، وهو نوع من "غرفة الصدى" للموجات الكهرومغناطيسية.
الإعداد التجريبي مع غرفة فراغ على طاولة بصرية. الصورة: MPQ
بمساعدة إشعاع ليزر معينالترددات حددوا بدقة حالة الذرة. باستخدام الزخم الإضافي ، تسبب العلماء أيضًا في انبعاث فوتون مرتبط بالحالة الكمومية للذرة.
خلال التجربة، كرر العلماء هذاعملية عدة مرات. وفي الفواصل الزمنية، تم التلاعب بالذرة بطريقة معينة - وبعبارة أخرى، "استدارة". وبهذه الطريقة، أنشأ الفيزيائيون سلسلة مكونة من 14 جسيمًا من الضوء، والتي أصبحت متشابكة مع بعضها البعض بسبب دوران الذرات ووصلت إلى الحالة المطلوبة.
في الوقت الحالي ، يمثل 14 جسيمًا ضوئيًا مترابطًا أكبر عدد من الفوتونات المتشابكة التي تم إنشاؤها حتى الآن في المختبر.
احتمالان للطريقة الجديدة
ولكن ليس فقط عدد الفوتونات المتشابكة مهم جدًا لتطوير أجهزة كمبيوتر كمومية قوية - فإن الطريقة التي يتم إنشاؤها بها تختلف أيضًا عن الطرق التقليدية.
"منذ أن نشأت سلسلة الفوتوناتوأوضح العلماء في بيان صحفي للدراسة الجديدة أنه من الممكن إنتاجه من ذرة واحدة بطريقة حتمية. وهذا يعني، من حيث المبدأ، أن كل نبضة تقوم فعليًا بإيصال فوتون "في مكانه" بالخصائص المطلوبة.
حتى الآن ، عادة ما يكون تشابك هذه الجسيماتحدثت في بلورات خاصة غير خطية. المشكلة هي أن جزيئات الضوء هناك تتولد بشكل عشوائي ولا يمكن التحكم فيها. ونتيجة لذلك ، فإن هذا يحد من عدد الجسيمات التي يمكن دمجها في تفاعل جماعي.
تركيب مرنان بصري في الفراغ. ذرة روبيديوم واحدة محاصرة بين المرايا المخروطية داخل الحامل. الصورة: MPQ
ومن ناحية أخرى، تم تطوير الطريقة فيبحث جديد، يجعل من الممكن توليد أي عدد من الفوتونات المتشابكة تقريبًا. علاوة على ذلك، فهو فعال للغاية. وهذا يعني أنه يمكن تطبيقه عمليا في المستقبل. وهكذا، قام العلماء بقياس سلسلة الفوتونات الناتجة وأثبتوا كفاءتها بنسبة 50 بالمائة.
تقريبا كل ثانية "اضغط زر" على الذرةقدم الروبيديوم جسيمًا خفيفًا صالحًا للاستخدام. في التجارب السابقة ، لم يتمكن العلماء من تحقيق ذلك. يؤكد العلماء أن العمل الجديد يزيل عقبة طويلة الأمد أمام الحوسبة الكمية القائمة على القياس.
ما التالي؟
الآن يريد موظفو MPQ حل مشكلة أخرىمشكلة المستقبل الكمي. على سبيل المثال، تتطلب العمليات الحسابية المعقدة ذرتين على الأقل كمصادر للفوتون في التجويف. وأوضح العلماء في بيان: "نحن نعمل بالفعل على حل هذه المشكلة".
كما ذكر متعاونو ماكس بلانك ذلكيمكن استخدام هذه التكنولوجيا ليس فقط للحوسبة الكمومية. على سبيل المثال، سيكون مفيدًا في الاتصالات الكمومية، حيث يتم نقل المعلومات عبر الألياف الضوئية مع الحماية من التنصت. بسبب التأثيرات البصرية مثل التشتت والامتصاص، يتم "فقد" الضوء في الألياف الضوئية أثناء الانتشار. وهذا يحد بشكل كبير من المسافة التي يمكن نقل البيانات من خلالها.
قراءة المزيد:
تنمو بقعة شمسية بحجم الأرض 10 مرات في يومين: فهي موجهة إلينا
هذا هو "التوأم" للأرض في الماضي: تم العثور على كوكب-محيط فريد ليس بعيدًا عنا
كان أينشتاين محقًا مرة أخرى: بعد نصف قرن ، أثبت الفيزيائيون استقرار الثقوب السوداء