توسعه رایانه‌های کوانتومی با «تقسیم صدا»

یک مطالعه جدید با نمایش درهم تنیدگی و تداخل دو ذره با فونون با استفاده از یک تقسیم‌کننده پرتوی صوتی نشان می‌دهد که چگونه «تقسیم صدا» ما را یک قدم به نوع جدیدی از رایانه‌های کوانتومی نزدیک می‌کند.

به گزارش ایسنا و به نقل از آی‌ای، فونون‌ها برای صوت، همان چیزی هستند که فوتون‌ها برای نور هستند. فوتون‌ها بسته‌های کوچک انرژی برای نور یا امواج الکترومغناطیسی هستند.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

به شکل مشابه، فونون‌ها بسته‌های انرژی برای امواج صوتی هستند. هر فونون نشان دهنده ارتعاش میلیون‌ها اتم در یک ماده است.

فوتون‌ها و فونون‌ها هر دو در تحقیقات محاسبات کوانتومی که از خواص این ذرات کوانتومی استفاده می‌کنند، مورد توجه هستند. با این حال، مطالعات فونون‌ها به دلیل حساسیت آنها به نویز و مشکلات مقیاس پذیری و تشخیص، چالش برانگیز است.

اکنون در یک مطالعه پیشگامانه، دانشمندان با موفقیت فونون‌ها را جدا کرده‌اند که مسیر را برای نوع جدیدی از رایانه‌های کوانتومی به نام رایانه‌های کوانتومی مکانیکی خطی هموار می‌کند.

پژوهشی که توسط پروفسور اندرو کلیلند از دانشکده مهندسی مولکولی پریتزکر(PME) در دانشگاه شیکاگو هدایت شد، دو آزمایش را با استفاده از یک پرتوی شکاف صوتی برای تقسیم فونون‌ها نشان داد.

این به آنها کمک کرد تا دو پدیده کوانتومی اساسی را که قبلاً فقط در فوتون‌ها دیده می‌شد، مشاهده کنند.

تقسیم کننده پرتو با تک فونون

تقسیم، در زمینه محاسبات کوانتومی، به توانایی دستکاری و کنترل حالات کوانتومی اشاره دارد.

دانشمندان در آزمایشات خود از فونون‌هایی با فرکانس‌های بسیار فراتر از محدوده شنوایی انسان استفاده کردند. آنها برای اولین بار از شکاف دهنده پرتوی صوتی برای شکافتن یک فونون استفاده کرد.

فونون به محض ورود به شکاف دهنده، وارد یک حالت برهم نهی شد و به طور همزمان مخابره و منعکس شد. این به دلیل پدیده‌ای به نام تداخل اتفاق می‌افتد.

برای حفظ حالت برهم‌نهی، فونون در دو کیوبیت گرفته شد. کیوبیت‌ها واحدهای پایه اطلاعات کوانتومی مشابه با بیت‌ها در رایانه‌های سنتی هستند.

تا زمانی که اندازه‌گیری(یا مشاهده) روی سیستم انجام نشود، اطلاعات مربوط به اینکه کدام کیوبیت، فونون را گرفته است، در دسترس نیست. این باعث می‌شود که حالت برهم نهی فرو بریزد و اطلاعات آشکار شود.

قبل از اندازه‌گیری، حضور فونون در هر دو کیوبیت پخش شد و ویژگی برهم نهی کوانتومی را نشان داد. اما اندازه‌گیری برهم‌نهی دو کیوبیتی پدیده‌ای به نام درهم تنیدگی را در محاسبات کوانتومی آشکار کرد.

درهم تنیدگی به ارتباط بین دو یا چند کیوبیت اشاره دارد، به طوری که وضعیت یک کیوبیت به حالت سایر کیوبیت‌ها بستگی دارد، حتی زمانی که از نظر فیزیکی از هم جدا شوند و نمی‌توان آن را به طور مستقل توصیف کرد.

تداخل دو فونون

گروه برای آزمایش بعدی می‌خواست اثر هونگ اوماندل(Hong-Ou-Mandel) را که برای اولین بار با فوتون‌ها در دهه ۱۹۸۰ مشاهده شد، نشان دهد. هنگامی که دو فوتون یکسان در جهات مخالف به یک تقسیم کننده پرتو به طور همزمان منتقل می‌شوند، تداخل می‌کنند. حالت روی هم قرار گرفته به گونه‌ای است که دو فوتون با هم در یک جهت حرکت می‌کنند.

این گروه نشان داد که وقتی دو فونون یکسان به طور همزمان به یک شکاف دهنده پرتو فرستاده می‌شوند، خروجی‌ها، تداخل را نشان می‌دهند و در نتیجه دو فونون همیشه با هم در یکی از جهت‌های خروجی شناسایی می‌شوند.

این اثر که به عنوان تداخل دو فونون شناخته می‌شود، شواهدی را ارائه داد که بر خلاف ناتوانی کیوبیت‌ها در گرفتن دو فونون به طور همزمان، هر دو فونون در یک جهت حرکت می‌کردند.

هر دو آزمایش در دماهای بسیار پایین انجام شد و از فونون‌های موج صوتی سطحی بر روی لیتیوم نیوبات، ماده‌ای که منجر به پدیده‌های کوانتومی می‌شود، استفاده شد.

این نمایش دو پدیده کوانتومی عجیب یا شبح‌وار با فونون‌ها استثنایی بود.

مهار خواص کوانتومی درهم تنیدگی و برهم نهی با فونون‌ها برای ساخت رایانه‌های کوانتومی مکانیکی خطی ضروری است. این رایانه‌ها می‌توانند راه هایی را به روی انواع محاسبات جدید باز کنند.

کلیلند نویسنده اصلی این مطالعه در یک بیانیه مطبوعاتی گفت: موفقیت آزمایش تداخل دو فونون آخرین قطعه‌ای است که نشان می‌دهد فونون‌ها معادل فوتون هستند. نتیجه تایید می‌کند که ما فناوری لازم برای ساختن یک رایانه کوانتومی مکانیکی خطی را داریم.

یافته‌های این مطالعه در مجله Science منتشر شده است.

انتهای پیام

منبع: ایسنا

کلیدواژه: فونون فوتون رایانه کوانتومی مهار تورم و رشد تولید برگزیده ها تولید دانش بنیان و اشتغال آفرین معاونت علمي و فناوري رياست جمهوري پارک فناوری پردیس دانشگاه علوم پزشکی تهران هوش مصنوعی شرکت های دانش بنیان مهار تورم و رشد تولید برگزیده ها تولید دانش بنیان و اشتغال آفرین دانشگاه های علوم پزشکی رایانه های کوانتومی طور همزمان درهم تنیدگی رایانه ها فوتون ها تداخل دو فونون ها برهم نهی

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.isna.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «ایسنا» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۷۹۶۴۸۶۰ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

خبرهای جدید وزیر کشور از تقسیم تهران به استان های شرقی و غربی

به گزارش خبرگزاری خبرآنلاین، احمد وحیدی وزیر کشور در رابطه با تقسیمات استان تهران اظهار کرد: تشکیل استان‌های جدید در غرب و شرق تهران به عنوان یک برنامه کلی در دست بررسی است و پس از طی مراحل در دولت، باید توسط مجلس به تصویب برسد.

بنابر روایت فارس، وی ادامه داد: الحاق برخی شهرستان‌ها به استان‌های تهران شرقی و تهران غربی مشخص شده است اما برخی شهرستان‌ها هنوز قطعی نشده و در دست بررسی است.

وزیر کشور در پاسخ به این سوال که آیا بخش‌هایی از شهرستان ری به استان‌های شرقی و غربی ملحق خواهد شد یا نه؟ گفت: چنین چیزی صحت ندارد.

وحیدی در خصوص تعیین تکلیف شهرستان‌های دماوند و فیروزکوه نیز تصریح کرد: بر اساس طرح‌های کنونی، دماوند و فیروزکوه از استان تهران جدا نخواهند شد.

۲۷۲۱۹

برای دسترسی سریع به تازه‌ترین اخبار و تحلیل‌ رویدادهای ایران و جهان اپلیکیشن خبرآنلاین را نصب کنید. کد خبر 1903195