دانشمندان عنصر کلیدی اینترنت کوانتومی آینده را توسعه می‌دهند

npj Quantum Information: توسعه یک «مترجم» برای رایانه‌های کوانتومی

به گزارش مجله خبری نگار، محققان دانشگاه بریتیش کلمبیا یک مدل نظری از دستگاهی را توسعه داده‌اند که می‌تواند عنصر کلیدی اینترنت کوانتومی آینده باشد. این دستگاه یک ریزتراشه روی یک زیرلایه سیلیکونی است که می‌تواند سیگنال‌ها را بین محدوده‌های مایکروویو و نوری با راندمان تا ۹۵٪ و عملاً بدون نویز تبدیل کند. این امر ضروری است تا رایانه‌های کوانتومی بتوانند در فواصل طولانی با یکدیگر "صحبت" کنند. این کار در مجله npj Quantum Information منتشر شده است.

کامپیوتر‌های کوانتومی از امواج مایکروویو برای پردازش اطلاعات استفاده می‌کنند. با این حال، انتقال این اطلاعات در فواصل طولانی - مثلاً بین شهر‌ها یا کشور‌ها - به یک سیگنال نوری نیاز دارد که از طریق کابل‌های فیبر نوری منتقل می‌شود. مشکل این است که حالت‌های کوانتومی بسیار شکننده هستند و حتی کوچکترین اعوجاج در تبدیل سیگنال می‌تواند پدیده درهم‌تنیدگی کوانتومی را از بین ببرد.

درهم‌تنیدگی کلید ارتباط کوانتومی است: این امر به دو ذره اجازه می‌دهد تا فارغ از اینکه چقدر از هم دور هستند، به هم متصل بمانند. از دست دادن این ارتباط به معنای از دست دادن تمام مزایای کوانتومی است. دستگاهی که توسط محققان ارائه شده است، این مشکل را حل می‌کند.

محمد خلیفه، یکی از نویسندگان این مطالعه، توضیح داد: «مثل این است که مترجمی پیدا کنید که تقریباً هر کلمه‌ای را بفهمد، معنی را حفظ کند و نویز پس‌زمینه اضافه نکند.»

این دستگاه یک ریزتراشه سیلیکونی با نقص‌های مغناطیسی مصنوعی است - «نقص‌های» کوچکی که در ماده تعبیه شده‌اند و امکان کنترل خواص آن را فراهم می‌کنند. هنگامی که سیگنال‌های مایکروویو و نوری با فرکانس خاصی به تراشه تغذیه می‌شوند، الکترون‌های موجود در این نقص‌ها یک سیگنال را بدون جذب انرژی به سیگنال دیگر تبدیل می‌کنند و از بی‌ثباتی و اتلاف گرما جلوگیری می‌کنند.

این طراحی از این نظر منحصر‌به‌فرد است که از نظر انرژی کارآمد است (تنها به یک میلیونیم وات نیاز دارد) و به طور بالقوه مقیاس‌پذیر است، زیرا می‌توان آن را با استفاده از فناوری‌های استاندارد تولید تراشه ساخت.

دکتر جوزف سلفی، سرپرست این تحقیق، گفت: «دستگاه ما فقط سیگنال را تغییر شکل نمی‌دهد - بلکه جفت‌شدگی کوانتومی را که بسیار مهم است، حفظ می‌کند.»

اگرچه این پیشرفت در حال حاضر فقط به عنوان یک مدل نظری وجود دارد، اما راه را برای ایجاد عملی شبکه‌های کوانتومی باز می‌کند. مبدل‌های سیلیکونی را می‌توان با استفاده از خطوط تولید میکروچیپ مدرن در زیرساخت‌های مخابراتی موجود ادغام کرد.

لینک کپی شد

اشتراک‌ گذاری