מֵידָע

פריצת דרך חדשה בתקשורת קוונטית מציגה הבטחה

פריצת דרך חדשה בתקשורת קוונטית מציגה הבטחה

פיקדון תמונות

החוקרים יצרו שבב אופטי שנראה כי הוא פותר את אחד האתגרים הגדולים ביותר בפיתוח מערכות תקשורת קוונטיות אופטיות, מה שעלול לספק דרך אמינה וחסכונית לפיתוח תקשורת קוונטית.

בעיות בתקשורת קוונטית אופטית

רבות ממערכות התקשורת המתקדמות המפותחות כיום משתמשות במכניקת קוונטים לעיבוד, אחסון והעברת מידע. לרתום את עקרון ההסתבכות, שבו שני חלקיקים מתחברים באופן הדוק כל כך שהם פועלים כמערכת אחת, לא משנה כמה המרחק בין שני החלקיקים עשוי להיות גדול.

ראו גם: המחקר מאשר את תקשורת הקוואנטים העולמית היא אפשרות

הבעיה של מערכות קוונטיות אופטיות המסתמכות על פוטונים היא שהרכיבים המעבדים ואוחסנים מידע דורשים פוטונים עם אור גלוי, אך כבלי הסיבים האופטיים המעבירים את המידע זקוקים לאור קרוב לאינפרא אדום - שאורכו של הגל כמעט גדול פי 10.

נראה שמדענים במכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה (NIST) מצאו פיתרון גאוני לבעיה זו תוך שימוש בתופעה פיזיקלית ידועה המכונה "גלריה לוחשת" כהשראה.

יצירת לחישה אופטית

בסביבה אקוסטית בה הקירות יוצרים משטח מעוגל לחלוטין מכל צד, גלי קול יכולים לנוע במידה רבה ללא הפרעה, כך שאדם העומד במיקום אחד לאורך הקיר יכול לשמוע את הצליל הקלוש ביותר המגיע מכל חלק אחר של הקיר.

מבנים אלה, המכונים גלריות לוחשות, אחראים לכמה מהאתרים האדריכליים הידועים ביותר.

חוקרי NIST, Xiyuan Lu, Kartik Srinivasan, וצוות מאוניברסיטת מרילנד NanoCenter בקולג 'פארק - שתיארו את עבודתם בכתב העת טבע פיזיקה—הפקתי זוגות פוטונים מסובכים של פוטונים עם אור גלוי וכמעט אינפרא אדום באמצעות רכיבים אופטיים מבוססי שבב שנוצרו בקלות.

הם השיגו זאת על ידי יצירת "גלריות לחישה" אופטיות שתוכננו במיוחד בהן לייזר משאבה ייכנס לתהודה בצורת טבעת וכשהוא מסתובב דרך הטבעת, צצים זוג פוטונים מסובכים: פוטון באור גלוי ופוטון כמעט אינפרא אדום .

"רצינו לקשר בין פוטונים עם אור גלוי, הטובים לאחסון מידע במערכות אטומיות, ופוטונים של טלקומוניקציה שנמצאים בקרבת אינפרא אדום וטובים לנסוע דרך סיבים אופטיים עם אובדן אות נמוך", אמר סריניבאסאן. זה נותן אלו המקווים להנדס מערכות תקשורת קוונטיות אופטיות לחלקיקים הסבוכים האידיאליים לעבודה, וחשוב מכך - הם מסוגלים לעשות זאת בצורה הניתנת להרחבה.

"הבנו כיצד לתכנן מהדהדי גלריה לוחשים אלה כדי לייצר מספר גדול מהזוגות שרצינו, עם מעט מאוד רעשי רקע ואור זר אחר", אמר לו.

הבטחה עתידית לזכרון מסובך

ההיבט המבטיח ביותר בטכניקה זו הוא הפוטנציאל למה שמכונה החלפת הסתבכות. זה המקום בו שני זוגות של חלקיקים מסובכים מקושרים לשתי יחידות של זיכרון קוונטי, ההסתבכות של הזוגות מועברת אל הזיכרונות, מקשרת ביניהם למרחקים עצומים, דבר שלא היה מתקבל על הדעת לפני כן.

"תרומתנו הייתה להבין כיצד ליצור מקור אור קוונטי עם המאפיינים הנכונים שיכולים לאפשר הסתבכות למרחקים ארוכים כאלה", אמר סריניוואסאן.


צפו בסרטון: A Beginners Guide To Quantum Computing (דֵצֶמבֶּר 2021).