دانشمندان حالت های کوانتومی را از طریق 100 کانال نوری موازی از راه دور منتقل می کنند

ویرایش شده توسط Sadie Harley، بررسی توسط Robert Egan

این مقاله با توجه به روند و سیاست های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

شبکه های ارتباطی کوانتومی از چندین گره متصل تشکیل شده اند که اطلاعات کدگذاری شده در حالت های کوانتومی را مبادله می کنند. این شبکه ها به طور بالقوه می توانند ارتباطات ایمن تری را بین دستگاه های کوانتومی در مکان های مختلف فعال کنند.

یکی از روش های پیشنهادی برای فعال کردن ارتباطات کوانتومی به عنوان تله پورت کوانتومی شناخته می شود. این تکنیکی برای انتقال یک حالت کوانتومی حامل اطلاعات بین دو سیستم با استفاده از درهم تنیدگی کوانتومی است، پدیده‌ای که دو یا چند سیستم کوانتومی را به هم پیوند می‌دهد تا خواص آنها حتی زمانی که از هم جدا می‌شوند همبسته باقی بماند.

محققان دانشگاه عادی شرق چین اخیرا انتقال اطلاعات کوانتومی از طریق 100 کانال نوری مجزای فضایی را به طور همزمان در یک محیط آزمایشی نشان دادند. مقاله آنها که در Physical Review Letters منتشر شده است، معماری جدیدی را برای تحقق تله پورت کوانتومی معرفی می کند که به طور بالقوه می تواند تا شبکه های بزرگتر مقیاس شود.

جیتای جینگ، نویسنده ارشد مقاله، به Phys.org گفت: ایده این مقاله به طور طبیعی از کار طولانی مدت ما بر روی ارتباطات کوانتومی متغیر پیوسته نوری ایجاد شد.

"ما در حال بررسی چگونگی افزایش تعداد کانال‌ها، از جمله از طریق مالتی‌پلکس مداری-زاویه‌ای- تکانه و چندگانه‌سازی درجات آزادی چندگانه بودیم. ما به تدریج متوجه شدیم که حالت‌های نوری به طور طبیعی از هم جدا شده‌اند، می‌توانند مسیر مستقیم و قابل تنظیم‌تری را به سمت پردازش موازی در مقیاس بزرگ فراهم کنند."

جینگ و همکارانش یک معماری فضایی قابل برنامه ریزی را توسعه دادند که در آن حالت های نوری جدا شده به طور طبیعی می توانند به عنوان کانال های مستقل قابل کنترل برای تله پورت کوانتومی موازی در مقیاس بزرگ عمل کنند.

سپس تیم بررسی کرد که چگونه می توان از خواص چند حالته اختلاط چهار موجی برای پیاده سازی این معماری برای حالت های کوانتومی نوری متغیر پیوسته استفاده کرد.

همانطور که جینگ توضیح داد، "هدف اولیه این کار تحقق تله پورت کوانتومی قابل تنظیم مجدد صد کانالی با کانال های طبیعی جداسازی مکانی و ارائه یک معماری مقیاس پذیر برای رمزگذاری، کنترل و پردازش بسیاری از کانال های کوانتومی به صورت موازی بود."

رویکرد تجربی این تیم دارای دو جزء کلیدی است. ابتدا، محققان از یک تعدیل‌کننده نور فضایی قابل برنامه‌ریزی استفاده کردند که هولوگرام‌های تولید شده توسط رایانه را نمایش می‌دهد تا نور را به یک آرایه نوری 10×10 از 100 حالت نوری جداگانه و مستقلا قابل کنترل تبدیل کند. این آرایه نوری را می توان با به روز رسانی الگوی نمایش داده شده در دستگاه پیکربندی مجدد کرد.

جینگ توضیح داد: «ما از اختلاط چهار موجی در بخار روبیدیوم داغ برای تولید آرایه درهم تنیدگی EPR مربوطه استفاده کردیم. ما همچنین پرتو پمپ را به شکل یک پروفیل کلاه بالایی تقریبا یکنواخت شکل دادیم تا قسمت‌های مختلف آرایه برهمکنش‌های غیرخطی مشابهی را تجربه کنند.»

مؤلفه دوم رویکرد محققین، یک روش تمام نوری است که به آنها امکان می‌دهد در تمام 100 کانال، جابه‌جایی لازم برای بازسازی اطلاعات کوانتومی تله‌پورت‌شده را بدون اندازه‌گیری و پردازش هر کانال به‌صورت جداگانه اعمال کنند. در مجموع، این روش‌ها به جینگ و همکارانش اجازه دادند تا به صورت آزمایشی تله‌پورت کوانتومی قابل تنظیم مجدد را در 100 کانال انجام دهند.

جینگ گفت: "با مهندسی آرایه ورودی 10×10 و آرایه درهم تنیدگی EPR مربوطه برای برآوردن شرایط تطبیق فاز یک تقویت کننده پارامتری، همه 100 حالت منطبق را می توان به طور همزمان در یک محیط اختلاط چهار موجی پردازش کرد."

در ایستگاه دریافت، میدان پیشخور نوری سپس با نیمه دیگر آرایه درهم تنیدگی EPR ترکیب می شود تا عملیات جابجایی مورد نیاز نیز به صورت موازی انجام شود.

این مطالعه یک معماری مقیاس پذیر جدید برای رمزگذاری، کنترل و پردازش چندین کانال کوانتومی به طور همزمان ایجاد می کند. با استفاده از این معماری، محققان به صورت تجربی انتقال کوانتومی موازی را در 100 کانال نوری مجزا به نمایش گذاشتند.

آنها همچنین یک تصویر "Q" (یعنی یک الگوی بصری به شکل حرف Q) را تله پورت کردند و وفاداری هایی را به دست آوردند که از محدودیت های کلاسیک مربوطه فراتر رفت. این معماری در نهایت می تواند برای تحقق شبکه های ارتباطی بزرگتر بزرگتر شود.

جینگ توضیح داد: «معماری ما به طور بالقوه می تواند برای تولید و دستکاری حالت های کوانتومی رمزگذاری شده فضایی در مقیاس بزرگ استفاده شود.

در درازمدت، همچنین می‌تواند از انتقال حالت کوانتومی موازی، شبکه‌های کوانتومی چند گره، پردازش اطلاعات کوانتومی توزیع‌شده، و عملیات‌های مبتنی بر تله‌پورت که در حالت‌های مختلف به طور همزمان عمل می‌کنند، پشتیبانی کند. من معتقدم این نوع معماری موازی مقیاس‌پذیر برای توسعه آینده ارتباطات کوانتومی و پردازش اطلاعات کوانتومی بسیار مهم خواهد بود.»

تلاش های این تیم می تواند به طور بالقوه به تحقق آینده شبکه های ارتباطی کوانتومی در مقیاس بزرگ کمک کند. جینگ و همکارانش در مطالعات بعدی خود قصد دارند تعداد کانال های فضایی را در معماری خود بیشتر کنند.

جینگ افزود: "در آزمایش فعلی، آرایه 10 × 10 عمدتا توسط قدرت پمپ موجود برای تقویت کننده پارامتری کم نویز محدود شده بود."

"ما انتظار داریم که لیزرهای با توان بالاتر و تقویت کننده های مخروطی می توانند آرایه های بزرگتر را پشتیبانی کنند. به طور گسترده تر، ما می خواهیم بررسی کنیم که چگونه می توان از همان معماری مقیاس پذیر مکانی فراتر از تله پورت استفاده کرد - به عنوان مثال، برای تولید حالت های کوانتومی در مقیاس بزرگتر و اجرای پروتکل های اطلاعات کوانتومی موازی دیگر."

توسط نویسنده ما Ingrid Fadelli، ویرایش شده توسط Sadie Harley، و بررسی واقعیت و بازبینی توسط رابرت ایگان برای شما نوشته شده است - این مقاله نتیجه کار دقیق انسانی است. ما برای زنده نگه داشتن روزنامه نگاری علمی مستقل به خوانندگانی مانند شما متکی هستیم. اگر این گزارش برای شما مهم است، لطفا یک کمک مالی (به ویژه ماهانه) در نظر بگیرید. به عنوان تشکر، یک حساب کاربری بدون آگهی دریافت خواهید کرد.

یانبو لو و همکاران، تله‌پورت کوانتومی قابل تنظیم مجدد صد کانال، نامه‌های بررسی فیزیکی (2026). DOI: 10.1103/rfz9-3prw.

روزنامه نگار آزاد با لیسانس روانشناسی و کارشناسی ارشد روزنامه نگاری بین المللی. از سال 2018 هوش مصنوعی، رباتیک، علوم اعصاب و اخترفیزیک را پوشش می دهد. نمایه کامل →

کارشناسی علوم زیستی و اکولوژی. پیشینه آزمایشگاه میکروبیولوژی با تجربه اخبار دارویی در صنایع نفت، گاز و تجدیدپذیر. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →