حل بزرگترین چالش های رایانش کوانتومی با سازه نوری
به گزارش این با من، پژوهشگران کوانتوم می گویند تکنیک جدیدی معروف به «سازه نوری» می تواند بعضی از بزرگترین چالش های رایانش کوانتومی را حل کند.
به گزارش این با من به نقل از ایسنا و به نقل از آی ای، یک دانشجوی دکترا یک روش نوآورانه را برای ایجاد بلوک های اولیه یک کامپیوتر کوانتومی یا اینترنت در آینده به روشی کنترل شده ابداع کرده است که چاره ای بالقوه را برای خیلی از چالش های موجود در راه این فناوری که مدت ها به دنبال آن بود، ابداع می کند.
رساله دکترای "پتر اشتایندل" که وی هفته گذشته در دانشگاه "لیدن" آلمان از آن دفاع کرد، متد جدیدی را برای تولید فوتون با استفاده از نقاط کوانتومی و ریزحفره ها بررسی می کند.
اشتایندل می گوید: خیلی ساده است، یک نقطه کوانتومی جزیره کوچکی از مواد نیمه رساناست. از آنجاییکه اندازه آن تنها چند نانومتر است، اثرات کوانتومی را درست مانند یک اتم احساس می کند.
نقاط کوانتومی که گاهی اتم های مصنوعی نامیده می شوند، راه قابل کنترل تری برای کشف پدیده های کوانتومی عرضه می دهند و آنها را برای کار گسیل فوتون های منفرد از یک ماده ایده آل می کنند.
اشتایندل برای انجام این کار، این «جزیره» نیمه رسانا را در یک ریزحفره قرار داد که حفره ای به قطر تنها چند نانومتر است، به صورتی که تنها به طول موج های دقیق نور اجازه عبور از آنرا می داد.
اشتایندل اظهار داشت: شما می توانید این حفره را به صورت دو آینه روبروی هم تصور کنید که نور لیزر بین آنها جابجا می شود. نقطه کوانتومی تعامل با نور را دوست ندارد، اما حفره نوری احتمال آنرا بیشتر می کند، چونکه لیزر بارها از نقطه عبور می کند.
این نور در نهایت با الکترون های نقطه کوانتومی برهم کنش می کند و اینجاست که همه چیز برای پژوهشگران کامپیوتر کوانتومی جالب می شود.
اشتایندل می گوید: لیزر تشدید شده یک الکترون در نقطه کوانتومی را از حالت انرژی پایه به حالت بالاتر تحریک می کند. زمانیکه نقطه کوانتومی به حالت پایه برمی گردد، یک فوتون ساطع می کند. ریزحفره به سادگی این فوتون را به سمت بقیه تنظیمات ما هدایت می کند.
جدا کردن فوتون از لیزر چالش برانگیز است، چونکه طول موج آن با لیزر برابر است، اما طبق گفته اشتایندل میتوان آنرا عملی کرد.
وی می گوید: چالش اصلی، جداسازی این فوتون از نور لیزر است. طول موج لیزر مشابه فوتون است، اما قطب آن کمی متفاوت می باشد و شما می توانید از این خصوصیت برای جداسازی فوتون استفاده کنید. سپس تک فوتون ها را میتوان در انواع فناوری های دیگر، بخصوص در برنامه های رایانش کوانتومی که در آن فوتون های منفرد می توانند اثرات کوانتومی قدرتمندی داشته باشند، بهره برد.
کامپیوتر کوانتومی ماشینی است که از پدیده ها و قوانین مکانیک کوانتوم مانند برهم نهی (Superposition) و درهم تنیدگی (Entanglement) برای رایانش استفاده می نماید. کامپیوتر های کوانتومی با کامپیوتر های فعلی که با ترانزیستورها کار می کنند، تفاوت اساسی دارند. ایده اصلی که در پس کامپیوتر های کوانتومی نهفته است اینست که میتوان از خواص و قوانین فیزیک کوانتوم برای ذخیره سازی و انجام عملیات روی داده ها استفاده نمود. یک مدل تئوریک و انتزاعی از این ماشین ها، ماشین تورینگ کوانتومی است که کامپیوتر کوانتومی جهانی هم نامیده می شود.
با اینکه رایانش کوانتومی تازه در شروع راه قرار دارد، اما آزمایش هایی انجام شده که طی آنها عملیات محاسبات کوانتومی روی تعداد بسیار کمی از کیوبیت ها اجرا شده است. کشورهای چین و آمریکا در زمینه توسعه کامپیوتر کوانتومی پیشگام هستند. تحقیقات نظری و عملی در این حوزه ادامه دارد و خیلی از موسسات دولتی و نظامی از تحقیقات در زمینه کامپیوتر های کوانتومی چه برای اهداف غیرنظامی و چه برای اهداف امنیتی حمایت می کنند.
اگر کامپیوتر های کوانتومی در مقیاس بزرگ ساخته شوند، می توانند مسائل خاصی را با سرعت خیلی زیاد حل کنند.
اشتایندل می گوید: ما می دانیم که تک فوتون ها برای امنیت و احراز هویت مفید هستند. برای مثال، می توانید دو فوتون منفرد یکسان را از مکانهای مختلف به روی یک تقسیم کننده پرتو ارسال کنید. اگر این فوتون ها در حالت تغییریافته برسند یا به صورت همزمان نرسند، آن وقت می دانید که یک استراق سمع در راه وجود داشته است.
وی ادامه داد: به نظر من ساختن این سازه های نوری بسیار اعجاب انگیز هستند. این حقیقت که اصلاً امکان انجام این کار وجود دارد و اینکه ما می توانیم فیزیک را در چنین سطح عمیقی درک نماییم، جذاب و در عین حال گیج کننده است.
منبع: inbaman.ir
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب