Breaking News

Breaking

Post Top Ad

Your Ad Spot

Sunday, March 6, 2022

تحققت قفزة عملاقة نحو الإنترنت الكمي باستخدام محلل حالة بيل

تحققت قفزة عملاقة نحو الإنترنت الكمي باستخدام محلل حالة بيل

يدير جوزيف لوكنز من ORNL تجارب في معمل البصريات. الائتمان: جيسون ريتشاردز / ORNL ، وزارة الطاقة الأمريكية

ينذر إتقان العلماء المتزايد لميكانيكا الكم بعصر جديد من الابتكار. تُظهر التقنيات التي تسخر قوة أكبر مقياس في الطبيعة إمكانات هائلة عبر الطيف العلمي ، من أجهزة كمبيوتر أقوى بشكل كبير من الأنظمة الرائدة اليوم ، وأجهزة استشعار قادرة على اكتشاف المادة المظلمة المراوغة ، وإنترنت الكم غير القابل للاختراق تقريبًا.

قام الباحثون في مختبر أوك ريدج الوطني التابع لوزارة الطاقة ، وشركة Freedom Photonics وجامعة Purdue بخطوات واسعة نحو تحقيق من خلال تصميم وعرض أول محلل حالة بيل لتشفير حاوية التردد.

تم نشر النتائج التي توصلوا إليها في بصريات.

قبل إرسال المعلومات عبر أ ، يجب أولاً ترميزها في ملف . هذه المعلومات موجودة في الكيوبت ، أو النسخة الكمومية من “بتات” الحوسبة الكلاسيكية المستخدمة لتخزين المعلومات ، والتي تصبح متشابكة ، مما يعني أنها تعيش في حالة لا يمكن وصفها فيها بشكل مستقل عن بعضها البعض.

يعتبر التشابك بين اثنين من الكيوبتات في أقصى حد عندما يُقال إن الكيوبتات في “حالات الجرس”.

يعد قياس حالات الجرس هذه أمرًا بالغ الأهمية لتنفيذ العديد من البروتوكولات اللازمة لأداء وتوزيع التشابك عبر شبكة كمومية. وبينما تم إجراء هذه القياسات لسنوات عديدة ، فإن طريقة الفريق تمثل أول محلل حالة بيل تم تطويره خصيصًا لتشفير حاوية التردد ، وهي طريقة اتصالات كمومية تسخر يقيمون في ترددين مختلفين في وقت واحد.

قال عالم الأبحاث في ORNL وزميل Wigner وعضو الفريق Joseph Lukens: “قياس حالات Bell هذه أمر أساسي للاتصالات الكمومية”. “لتحقيق أشياء مثل النقل عن بعد ومبادلة التشابك ، تحتاج إلى محلل حالة بيل.”

النقل الآني هو عملية إرسال معلومات من طرف إلى آخر عبر مسافة مادية كبيرة ، ويشير تبادل التشابك إلى القدرة على تشابك أزواج كيوبت غير متشابكة سابقًا.

قال لوكنز: “تخيل أن لديك جهازي كمبيوتر كميين متصلين عبر شبكة ألياف بصرية”. “بسبب انفصالهم المكاني ، لا يمكنهم التفاعل مع بعضهم البعض بمفردهم.

“ومع ذلك ، لنفترض أنه يمكن أن يتشابك كل منهما مع فوتون واحد محليًا. من خلال إرسال هذين الفوتونين إلى أسفل الألياف الضوئية ثم إجراء قياس حالة بيل عليهما حيث يلتقيان ، ستكون النتيجة النهائية هي أن جهازي الكمبيوتر الكمومي البعيدين متشابكان الآن – على الرغم من أنهم لم يتفاعلوا أبدًا. هذا ما يسمى بتبديل التشابك هو قدرة حاسمة لبناء شبكات كمومية معقدة.

في حين أن هناك أربع حالات بيل كاملة ، يمكن للمحلل التمييز بين حالتين فقط في أي وقت. لكن هذا جيد ، لأن قياس الحالتين الأخريين سيتطلب إضافة تعقيد هائل غير ضروري حتى الآن.

تم تصميم المحلل بمحاكاة وأظهر دقة بنسبة 98٪ ؛ قال لوكنز إن معدل الخطأ المتبقي البالغ 2 في المائة هو نتيجة الضوضاء التي لا يمكن تجنبها من الإعداد العشوائي لفوتونات الاختبار ، وليس المحلل نفسه. تتيح هذه الدقة المذهلة بروتوكولات الاتصال الأساسية اللازمة لسلالات التردد ، وهو تركيز سابق لبحوث Lukens.

في خريف عام 2020 ، أظهر Lukens وزملاؤه في Purdue لأول مرة كيف يمكن التحكم الكامل في كيوبتات حاوية التردد المفردة حسب الحاجة لنقل المعلومات عبر شبكة كمومية.

باستخدام تقنية تم تطويرها في ORNL والمعروفة باسم معالج التردد الكمي ، أظهر الباحثون بوابات كمية قابلة للتطبيق على نطاق واسع ، أو العمليات المنطقية اللازمة لأداء بروتوكولات الاتصالات الكمومية. في هذه البروتوكولات ، يحتاج الباحثون إلى أن يكونوا قادرين على معالجة الفوتونات بطريقة يحددها المستخدم ، غالبًا استجابةً للقياسات التي يتم إجراؤها على الجسيمات في أماكن أخرى من الشبكة.

في حين أن العمليات التقليدية المستخدمة في أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية وتقنيات الاتصالات ، مثل AND / OR ، تعمل على الأصفار الرقمية والأصفار بشكل فردي ، تعمل البوابات الكمومية على تراكب متزامن للأصفار والآحاد ، مما يحافظ على المعلومات الكمية محمية أثناء مرورها ، وهي ظاهرة مطلوبة لتحقيق الشبكات الكمية الحقيقية.

بينما يظهر ترميز التردد والتشابك في العديد من الأنظمة ويتوافقان بشكل طبيعي مع الألياف الضوئية ، فإن استخدام هذه الظواهر لأداء عمليات معالجة البيانات ومعالجتها قد ثبت أنه صعب تقليديًا.

مع اكتمال محلل حالة بيل ، يتطلع لوكنز وزملاؤه إلى التوسع في تجربة تبادل التشابك الكامل ، والتي ستكون الأولى من نوعها في ترميز التردد. تم التخطيط لهذا العمل كجزء من مشروع اختبار الإنترنت المعجل الكمي لشركة ORNL ، والذي منحته وزارة الطاقة مؤخرًا.


يدرك الباحثون معلمًا هامًا في الاتصالات الكمومية باستخدام الضوء


معلومات اكثر:
Navin B. Lingaraju et al ، محلل حالة بيل للفوتونات المتميزة طيفيًا ، بصريات (2022). DOI: 10.1364 / OPTICA.443302

الاقتباس: قفزة عملاقة نحو الإنترنت الكمي تحقق مع محلل حالة بيل (2022 ، 4 مارس) تم استرداده في 6 مارس 2022 من https://phys.org/news/2022-03-giant-quantum-internet-bell-state.html

هذا المستند عرضة للحقوق التأليف والنشر. بصرف النظر عن أي تعامل عادل لغرض الدراسة أو البحث الخاص ، لا يجوز إعادة إنتاج أي جزء دون إذن كتابي. يتم توفير المحتوى لأغراض إعلامية فقط.

No comments:

Post a Comment

Powered by Blogger.

Search This Blog

Post Top Ad