حل بزرگترین چالش های رایانش کوانتومی با سازه نوری
مداربسته: پژوهشگران کوانتوم می گویند تکنیک جدیدی موسوم به «سازه نوری» می تواند تعدادی از بزرگترین چالش های رایانش کوانتومی را حل کند.
به گزارش مداربسته 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 بدنبال آن بود، ابداع می کند.
پایان نامه دکترای "پتر اشتایندل" که وی هفته گذشته در دانشگاه "لیدن" آلمان از آن دفاع کرد، روش جدیدی را برای تولید فوتون با بهره گیری 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 آنجا که 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 ارائه 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، بطوریکه تنها به طول موج های دقیق نور اجازه عبور از آنرا می داد.
اشتایندل اظهار داشت: شما می توانید این حفره را بصورت 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، برای اینکه 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. زمانی که نقطه کوانتومی به حالت پایه برمی گردد، یک فوتون ساطع می کند. ریزحفره به آسانی این فوتون را به سمت بقیه تنظیمات ما هدایت می کند.
جدا کردن فوتون از لیزر چالش برانگیز است، برای اینکه طول موج آن با لیزر برابر است، اما طبق گفته اشتایندل می توان 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 خاصیت برای جداسازی فوتون استفاده کنید. سپس تک فوتون ها را می توان در انواع فناوری های دیگر، خصوصاً 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 این است که می توان 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 نیز نامیده می شود.
بااینکه رایانش کوانتومی تازه در آغاز 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 حوزه توسعه کامپیوتر کوانتومی پیشگام هستند. تحقیقات نظری و عملی دراین زمینه ادامه دارد و خیلی از موسسات دولتی و نظامی از تحقیقات در حوزه 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 محلهای مختلف به روی یک تقسیم کننده پرتو ارسال کنید. اگر این فوتون ها در حالت تغییریافته برسند یا بطور 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 واقعیت 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: newcctv.ir
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب