โพสต์ยอดนิยม

ตัวเลือกของบรรณาธิการ - 2019

การถ่ายโอนข้อมูลควอนตัมโดยใช้เสียง

Anonim

ฟิสิกส์ควอนตัมกำลังอยู่ในช่วงของความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี: ชนิดของเซนเซอร์ใหม่วิธีการส่งข้อมูลที่ปลอดภัยและบางทีแม้แต่คอมพิวเตอร์ก็อาจทำได้ด้วยเทคโนโลยีควอนตัม อย่างไรก็ตามอุปสรรคสำคัญคือการหาวิธีที่ถูกต้องในการจับคู่และควบคุมระบบควอนตัมที่เพียงพอ (ตัวอย่างเช่นอะตอมแต่ละตัว)

การโฆษณา


ทีมนักวิจัยจาก TU Wien และ Harvard University ได้ค้นพบวิธีใหม่ในการถ่ายโอนข้อมูลควอนตัมที่จำเป็น พวกเขาเสนอโดยใช้การสั่นสะเทือนเชิงกลเล็ก ๆ อะตอมจะถูกจับคู่กันโดย 'phonons' ซึ่งเป็นหน่วยกลศาสตร์เชิงควอนตัมที่เล็กที่สุดของการสั่นสะเทือนหรือคลื่นเสียง

เพชรขนาดจิ๋วที่มีข้อบกพร่องโดยเด็ดขาด

"เรากำลังทดสอบเพชรขนาดเล็กที่มีอะตอมของซิลิคอนในตัวซึ่งระบบควอนตัมเหล่านี้มีแนวโน้มเป็นอย่างยิ่ง" ศาสตราจารย์ Peter Rabl จาก TU Wien กล่าว "โดยปกติแล้วเพชรถูกสร้างขึ้นมาโดยเฉพาะจากคาร์บอน แต่การเพิ่มอะตอมของซิลิคอนในบางแห่งทำให้เกิดข้อบกพร่องในการขัดแตะของคริสตัลที่สามารถจัดเก็บข้อมูลควอนตัมได้" ข้อบกพร่องทางกล้องจุลทรรศน์เหล่านี้ในตาข่ายคริสตัลสามารถใช้เป็นสวิทช์เล็ก ๆ ที่สามารถสลับระหว่างสถานะของพลังงานที่สูงขึ้นและสถานะของพลังงานที่ลดลงโดยใช้ไมโครเวฟ

กลุ่มวิจัยของ Peter Rabl ได้ร่วมมือกับทีมงานจาก Harvard University ได้พัฒนาแนวคิดใหม่ในการบรรลุ coupling เป้าหมายของความทรงจำควอนตัมเหล่านี้ภายในเพชร ทีละชิ้นพวกเขาสามารถสร้างลงในแท่งเพชรเล็ก ๆ ที่มีขนาดเพียงไม่กี่เมตรเช่นเดียวกับไข่มุกแต่ละตัวบนสร้อยคอ เช่นเดียวกับส้อมปรับแกนนี้สามารถทำให้สั่น - แต่การสั่นสะเทือนเหล่านี้มีขนาดเล็กที่พวกเขาสามารถอธิบายได้โดยใช้ทฤษฎีควอนตัม โดยผ่านการสั่นสะเทือนเหล่านี้อะตอมของซิลิคอนสามารถสร้างการเชื่อมโยงเชิงควอนตัมกับแต่ละอื่น ๆ ได้

"แสงที่ทำจากโฟตอนควอนตัมของแสงเช่นเดียวกับการสั่นสะเทือนเชิงกลหรือคลื่นเสียงก็สามารถอธิบายได้ในลักษณะเชิงควอนตัมด้วยเช่นกันซึ่งประกอบด้วยโฟนันส์ซึ่งเป็นหน่วยเล็กที่สุดของการสั่นสะเทือนเชิงกล" Peter Rabl เนื่องจากทีมงานวิจัยสามารถแสดงการคำนวณแบบจำลองได้แล้วความทรงจำเกี่ยวกับควอนตัมเหล่านี้สามารถเชื่อมโยงกันในด้ามเพชรได้ด้วยเสียง phonons เหล่านี้ อะตอมของซิลิคอนแต่ละตัวถูก "เปิดและปิด" โดยใช้ไมโครเวฟ ในระหว่างกระบวนการนี้พวกเขาปล่อยหรือดูดซับ phonons สิ่งนี้ทำให้เกิดข้อบกพร่องควอนตัมของข้อบกพร่องของซิลิคอนที่แตกต่างกันทำให้สามารถถ่ายโอนข้อมูลควอนตัมได้

ถนนสู่เครือข่ายควอนตัมที่ปรับขนาดได้

จนถึงปัจจุบันนี้ยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัดว่ามีบางอย่างที่เป็นไปได้หรือไม่ว่า "โดยปกติแล้วคุณจะคาดหวังว่า phonon จะถูกดูดซึมที่ไหนสักแห่งหรือเพื่อสัมผัสกับสภาพแวดล้อมและสูญเสียสมบัติเชิงกลควอนตัมของพวกเขา" Peter Rabl กล่าว "Phonons เป็นศัตรูของข้อมูลควอนตัมดังนั้นเราจึงสามารถพูดได้ แต่ด้วยการคำนวณของเราเราสามารถแสดงให้เห็นได้ว่าเมื่อควบคุมการใช้ไมโครเวฟอย่างเหมาะสม phonons สามารถใช้งานได้จริงสำหรับการใช้งานด้านเทคนิค"

ประโยชน์หลักของเทคโนโลยีใหม่นี้อยู่ในความสามารถในการปรับขนาดได้: "มีแนวคิดมากมายเกี่ยวกับระบบควอนตัมซึ่งในหลักการสามารถนำไปใช้งานด้านเทคโนโลยีได้ปัญหาที่ใหญ่ที่สุดก็คือการเชื่อมต่อกันมากพอที่จะสามารถทำได้ ดำเนินงานคอมพิวเตอร์ที่ซับซ้อน "Peter Rabl กล่าว กลยุทธ์ใหม่ในการใช้ phonon เพื่อวัตถุประสงค์นี้อาจเป็นเส้นทางสู่เทคโนโลยีควอนตัมที่ปรับขนาดได้

การโฆษณา



เรื่องราวที่มา:

วัสดุที่จัดเตรียมโดย Vienna University of Technology หมายเหตุ: อาจมีการแก้ไขเนื้อหาสำหรับรูปแบบและความยาว


Journal Reference :

  1. M.-A. Lemonde, S. Meesala, A. Sipahigil, M.G. Schuetz, M.D. Lukin, M. Loncar, P. Rabl ฟอนสันเน็ตเวิร์คสพร้อมศูนย์บริการ Silicon-Vacancy ใน Diamond Waveguides Physical Review Letters, 2018; 120 (21) DOI: 10.1103 / PhysRevLett.120.213603