تست عنوان
close
فدراسیون سرآمدان علمی ایران | اخبار | محاسبات کوانتومی اپتیکی
متن خبر

تاریخ خبر : ۱۳۹۶/۰۴/۰۳

تعداد بازدید : ۲۸۵

تعداد رای : ۵

محاسبات کوانتومی اپتیکی

در سالهای اخیر، فیزیکدانان اندرکنشهای فوتون- فوتون را بوسیله ی سرد کردن اتمهای نادر تا دماهای بسیار کم ممکن ساخته اند. اما در مقاله ای جدید در مجله ی Physical Review A پژوهشگران دانشگاه MIT با استفاده از کریستالهای سیلیکونِ دارای طرحهای ویژه موفق به ایجاد اندرکنش بین فوتونها شده اند. در اصطلاح فیزیکی، کریستال باعث بوجود آمدن رفتارهای "غیر خطی" در نور عبور کرده از آن میشود.

ذره های نور (فوتونها) معمولا اندرکنش نمیکنند. اگر دو فوتون در خلاء به یکدیگر برخورد کنند، بسادگی از یکدیگر عبور خواهند کرد. یافتن راهی کارا برای مجبور کردن فوتونها به اندرکنش با یکدیگر میتواند راههای جدیدی برای محاسبات کوانتومی و کلاسیک باز کند. این تکنولوژی تازه برای افزایش سرعت بخشهایی از محاسبات بسیار امید بخش بوده است. 

تمام اقدامات صورت گرفته توسط اتمها یا ذرات اتم-مانند نیاز به دمای کم و کار در محدوده ی فرکانسی کوچک دارد. پیدا کردن راهی برای غیر خطی کردن تک فوتونها در شرایط عادی محیطی برای مدتها به عنوان یک آرزوی دست نیافتنی مطرح بوده است.


کامپیوترهای کوانتومی دارای ویژگی فیزیکی عجیبی به نام برهم نهی هستند که در آن یک ذره ی کوانتومی میتواند دو حالت کاملا متضاد را در آن واحد داشته باشد. اسپین، یا جهت مغناطیسی الکترون میتواند بطور همزمان بالا و پایین باشد، قطبیت نور میتواند عمودی و یا افقی باشد.

اگر بیتهای کوانتومی (کوابیت) در حالت برهم نهی باشند آنگاه میتوانند بصورت همزمان قابلیت پاسخدهی به یک سوال را افزایش دهند و به همین دلیل کامپوترهای کوانتومی بسیار سریعتر از نمونه های کلاسیکی هستند. بیشتر کیوبیتها از یونهای گیر افتاده در میدانهای مغناطیسی نوسانی، مدارهای ابررسانا و یا نقصهای موجود در کریستالهای الماس استفاده میکنند. با تمام این تکنولوژیها، حفظ برهم نهی بسیار مشکل است. از آنجا که فوتونها علاقه ای به اندرکنش با اطراف خود ندارند برای حفظ برهم نهی بسیار مناسب هستند اما بصورت همزمان کنترل آنها بسیار سخت است. محاسبات کوانتومی وابسته به توانایی فرستادن سیگنالهای کنترل به کیوبیتها است. این موضوعی است که پژوهش احیر تاثیر گذار است. اگر یک فوتون وارد دستگاه شود بدون مشکل عبور خواهد کرد اما دو فوتون که هر دو شرایط کوانتومی یکسانی دارند نمیتوانند وارد دستگاه شوند. حالت کوانتومی یکی از فوتونها میتواند به عنوان کنترل کننده ی کوانتومی حالت دیگر در نظر گرفته شود. تئوری اطلاعات کوانتومی این گیتهای کوانتومی را تنها موارد لازم برای ساخت کامپوتر کوانتومی نهایی میداند.


ابزارکار این پژوهشگران شامل کریستالهای سیلیکونی مربعی، نازک و بلند است که حفره هایی در آن بوجود آمده است. این حفره ها در انتها بازتر و در مرکز نازکتر هستند. متصل کردن دو حفره ی میانی توسط یک کانال نازکتر صورت میگیرد و در میان آن دو نوک تیز متمرکز قرار گرفته است. طرح حفره ها به صورت موقت نور را در وسیله به دام می اندازد و نوکهای متمرکز میدان الکتریکی نور بدام افتاده را متمرکز میکنند. اما تبدیل کردن این وسیله به گیت کوانتومی به ابزار دیگری احتیاج دارد، باید نوکها توسط قطعات دی الکتریک ساندویچ شوند. وقتی نور از نزدیکی دی الکتریک عبور میکند میدان نور الکترونهای اتمهای دی الکتریک را جا به جا میکند. وقتی الکترونها برمیگردند قدری لرزانند. این همان عامل غیر خطی بودن است که دانشمندان در پی آن بوده اند. 
به گفته ی دانشمندان این تحقیق بسیار با ارزش است زیرا اندرکنش قوی بین نور و ماده، منطقه ای بودن نور و ذخیره سازی طولانی مدت نور را نشان میدهد. این پژوهش کارهایی که تا پیش از این در امکان آنها تردید وجود داشت را ممکن میسازد. این وسیله در دمای اتاق کار میکند، حالت جامد است و با امکانات امروزی تولید نیمرساناها قابل تولید است. 

برای مشاهده مقاله مذکور، روی لبنک مقاله کلیک نمایید.

نظرات

پاسخ به نظــر بازگشت به حالت عادی ثبت نظر

نـــام
ایمیل
نظر شما
کارکترهایی که در تصویر می بینید را وارد نمایید. (حساس به حروف کوچک و بزرگ)