ساخت رایانه‌های کوانتومی بسیار کوچک و قدرتمند

 محاسبات کوانتومی وابسته به پدیده‌ای شگفت‌انگیز به نام درهم‌تنیدگی کوانتومی است، اما ایجاد و کنترل فوتون‌های درهم‌تنیده همواره یک چالش بزرگ بوده است. روش‌های سنتی به تجهیزات پیچیده و حساس نیاز دارند که مقیاس‌پذیری آن‌ها را دشوار می‌سازد.

اکنون، تیمی از پژوهشگران دانشگاه پکینگ، دانشگاه علم‌وفناوری چین و دانشگاه جنوب چین، روشی نوین را توسعه داده‌اند که از متاسطوح برای ایجاد و مدیریت درهم‌تنیدگی فوتونی بهره می‌برد. این دستاورد می‌تواند مسیر توسعه‌ی رایانه‌های کوانتومی و شبکه‌های ارتباطی کوانتومی را دگرگون کند.

 

کلید کوچک‌سازی پردازش کوانتومی

متاسطوح، ساختارهایی فوق نازک و مهندسی‌شده هستند که می‌توانند ویژگی‌های نور از جمله فاز، فرکانس و قطبش آن را به طور دقیق کنترل کنند. محققان با بهره‌گیری از این سطوح پیشرفته توانسته‌اند چندین فوتون منفرد را از زوایای مختلف به یک متاسطح خاص هدایت کنند. این فرآیند باعث می‌شود فوتون‌ها در یک سطح واحد با هم تداخل کرده و حالت‌های درهم‌تنیدة کوانتومی ایجاد کنند.

 

مزیت کلیدی این روش چیست؟

ایجاد درهم‌تنیدگی چندفوتونی در یک متاسطح منفرد بدون نیاز به سیستم‌های حجیم و پیچیده، امکان ادغام و ترکیب چندین زوج فوتون درهم‌تنیده برای ایجاد گروه‌های بزرگ‌تر و پیچیده‌تر، کاهش میزان اتلاف و تداخل کوانتومی که در روش‌های سنتی رایج است و کوچک‌سازی ابزارهای کوانتومی، تاحدی‌که بتوان رایانه‌های کوانتومی را روی یک تراشه ساخت.

 

محاسبات کوانتومی فشرده‌ و قابل‌حمل‌

به گزارش سایت scitechdaily رایانه‌های کوانتومی فعلی به تجهیزات عظیمی نیاز دارند، اما استفاده از تا سطوح می‌تواند منجر به ساخت دستگاه‌هایی در ابعاد لپ‌تاپ شود.

شبکه‌های ارتباطی کوانتومی: امکان ارسال فوتون‌های درهم‌تنیده به چندین کاربر به طور هم‌زمان که می‌تواند اساس اینترنت کوانتومی را فراهم کند.

کاربرد در رمزنگاری کوانتومی: افزایش کارایی در تولید فوتون‌های درهم‌تنیده، امنیت ارتباطات کوانتومی را به سطح جدیدی ارتقا می‌دهد.

آینده‌ای نزدیک‌تر به انقلاب کوانتومی

به گفته‌ پروفسور یینگ گو، یکی از نویسندگان این تحقیق، این روش مانند پیداکردن یک راه میان‌بر در یک هزارتو است. به‌جای عبور از مسیرهای پیچیده تنظیمات نوری، می‌توان با استفاده از یک متاسطح، فوتون‌های درهم‌تنیده را به‌سادگی تولید و کنترل کرد.

پژوهشگران معتقدند این روش نه‌تنها راه را برای توسعه‌ رایانه‌های کوانتومی کوچک‌تر و ارزان‌تر باز می‌کند، بلکه می‌تواند امکان گسترش ارتباطات کوانتومی در مقیاس جهانی را نیز فراهم آورد. این فناوری، گامی مهم به‌سوی آینده‌ای است که در آن، محاسبات کوانتومی نه یک رؤیای علمی، بلکه یک واقعیت روزمره خواهد بود.