Avusturya'daki araştırmacılar tarafından mikrodalga ve optik fotonları karıştırmak için bir protokol gösterildi. Bu, mikrodalga frekans devrelerinin kuantum bilgisini optik fiberler aracılığıyla değiş tokuş etmesine izin vererek kuantum internetin oluşumundaki temel sorunlardan birinin üstesinden gelmeye yardımcı olma potansiyeline sahiptir.
Kuantum internetin temelini oluşturan merkezi vizyon - ilk olarak 2008'de Jeff Kimble Caltech'in ABD'deki başarısı, ağa bağlı kuantum işlemcilerin, tıpkı klasik bilgisayarların İnternet aracılığıyla klasik bilgi alışverişi yapması gibi, kuantum bilgi alışverişinde bulunabilmesidir. Bununla birlikte, kuantum bilgisini aktarmak çok daha zordur çünkü arka plan gürültüsü, eşevresizlik adı verilen bir süreçte kuantum süperpozisyonlarını yok edebilir.
IBM'in Osprey'i gibi var olan en güçlü kuantum bilgisayarların çoğu, süper iletken kübitler kullanır. Bunlar mikrodalga frekanslarında çalışır, bu da onları arka plandaki termal radyasyon tarafından bozulmaya karşı son derece savunmasız hale getirir ve neden kriyojenik sıcaklıklarda tutulmaları gerektiğini açıklar. Ayrıca, süper iletken kübitler arasında bilgi aktarımını son derece zorlaştırır. "[Tek yol] aşırı soğuk bağlantılar oluşturmaktır" diye açıklıyor Johannes Fink Klosterneuburg'daki Avusturya Bilim ve Teknoloji Enstitüsü'nden. “Rekor sadece yayınlanan Tabiat [ile Andreas Wallraff'ın grubu İsviçre'deki ETH Zürih'te ve meslektaşları]: 30–10 mK'da 50 m – bu, ölçeği büyütmek için bazı zorluklar içeriyor.” Buna karşılık, "fiber optik iletişim için gerçekten iyi çalışıyor - internette gezinirken onu her zaman kullanıyoruz" diyor.
kuantum iletimi
Bu nedenle, kuantum bilgisinin mikrodalga kübitleri arasında fotonları optik fiberlere göndererek aktarılabileceği bir şema, bu nedenle son derece değerli olacaktır. En doğrudan yaklaşım, üçüncü bir fotonla etkileşim yoluyla bir mikrodalga fotonun, lifler boyunca gönderilebilen bir optik fotona dönüştürüldüğü kuantum transdüksiyonudur.
Ne yazık ki, bu sürecin pratik uygulamaları aynı zamanda hem kayıp hem de gürültü getiriyor: "On foton gönderiyorsunuz ve belki bunlardan yalnızca biri dönüştürülüyor... ve belki cihazınız sıcak olduğu için veya başka bir nedenle fazladan fotonlar ekliyor," diyor Fink'in Doktora Doktoru. öğrenci Rişabh Sahu, bu son araştırmayı açıklayan bir makalenin ortak ilk yazarıdır. "Bunların ikisi de transdüksiyonun aslına uygunluğunu azaltıyor."
Kuantum bilgisini aktarmanın alternatif bir yolu, kuantum ışınlanma olarak adlandırılır ve ilk kez 1997'de Anton Zeilinger'in Innsbruck Üniversitesi'ndeki grubu tarafından deneysel olarak gösterildi. 2022 Nobel Fizik Ödülü. Bir kübit, dolaşık bir çiftteki bir fotonla etkileşime girdiğinde, kendi kuantum durumu ikinci fotonla karışır.
Dolaşma takası
Bu ikinci foton, Bell durumu ölçümü adı verilen bir yöntemle ikinci bir ağ düğümünden gelen aynı şekilde hazırlanmış bir iletim fotonu ile etkileşime geçmek için düşük kayıplı bir optik fiberde ilerleyebilirse, ortam koşulları altında bir kuantum ağı üretilebilir. Bu, uzak süper iletken kübitler arasında bir "dolaşma takası" gerçekleştirir.
Dolaşmış foton çiftleri, bir fotonun ikiye ayrıldığı kendiliğinden parametrik aşağı dönüşüm adı verilen bir işlemle üretilir. Bununla birlikte, daha önce hiç kimse, enerjisi 10,000'den fazla kat farklı olan dolaşık bir foton çifti üretmeyi başaramamıştı. Bu fark, yaklaşık 1550 nm'lik bir optik telekom dalga boyundaki bir fotonu kapsar; ve diğeri yaklaşık 3 cm'lik bir mikrodalga dalga boyunda.
Fink'in grubu, telekom dalga boylarında yüksek güçlü bir lazere sahip bir mikrodalga rezonatörün parçası olan bir lityum niyobat optik rezonatörü pompaladı. Lazer ışığının büyük çoğunluğu, rezonatörden değişmeden geri geldi ve filtrelendi. Bununla birlikte, darbe başına yaklaşık bir foton, iki dolaşık fotona bölünür - biri mikrodalgada ve diğeri pompa fotonlarından biraz daha uzun bir dalga boyunda.
Karışık ışık kaynağı tamamen çip üzerinde
"Bu karışıklığı, iki elektromanyetik alan dalgalanmasının kovaryanslarını ölçerek doğruladık. Klasik olarak izin verilenden daha güçlü olan mikrodalga-optik korelasyonlar bulduk, bu da iki alanın dolaşık durumda olduğunu gösteriyor.” diyor Liu Qiu, bir doktora sonrası araştırmacı ve çalışmayı anlatan makalenin ortak ilk yazarı. Araştırmacılar şimdi bu dolaşıklığı kübitlere ve oda sıcaklığındaki liflere yaymayı, kuantum ışınlamayı uygulamayı ve kübitleri ayrı seyreltme buzdolaplarında dolaştırmayı umuyorlar.
Alexandre Blais Kanada'daki Université de Sherbrooke'tan Wallraff'ın Tabiat kağıt ve Fink ile meslektaşının çalışmalarından etkilendiğini söylüyor: “Normalde optikler ve mikrodalgalar birbiriyle konuşmaz. Optik gerçekten yüksek enerjidir ve mikrodalga devrelerinizin kuantum tutarlılık özelliklerini bozma eğilimindedir. Şimdi [araştırmacıların] duran fotonları var: eğer bu bilgiyi başka bir buzdolabına aktarmak istersem, bu bilgiyi bir optik fiberdeki uçan bir fotona aktarmam gerekir ve orada kayıp olur. Ve o fotonun daha sonra o lif boyunca ilerlemesi, ikinci buzdolabına girmesi ve biraz sihir yapması gerekiyor… Bunun artık her şeyi kolaylaştırdığını düşünmemeliyiz - bu sadece başlangıç, ancak bu, deneyin kalitesinden bir şey eksiltmez. ”
Araştırma şu şekilde açıklanmaktadır: Bilim.
- SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
- PlatoAiStream. Web3 Veri Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
- Adryenn Ashley ile Geleceği Basmak. Buradan Erişin.
- PREIPO® ile PRE-IPO Şirketlerinde Hisse Al ve Sat. Buradan Erişin.
- Kaynak: https://physicsworld.com/a/microwave-photons-are-entangled-with-optical-photons/
