ضبط یک فوتون از نور: مهار کردن مشکل نویز کوانتوم

شکل ۱. این تصویر یک جز به تازگی توسعه‌یافته را به تصویر می‌کشد که به عنوان نقطه اتصال جوسف سون شناخته می‌شود و می‌تواند یک فوتون از نور را تشخیص دهد. این تحقیق که توسط فضای هوش رایتون هدایت می‌شود، کاربردهای بالقوه ای برای حسگرها، ارتباطات و کامپیوترهای کوانتومی دارد.

منتشر‌شده در phys.org به تاریخ ۷ می ۲۰۲۱
لینک منبع Capturing a single photon of light: Harnessing quantum&#x27;s &#x27;noise problem'

دانشمندان در فن‌آوری‌های BBN رایتون راه جدیدی را برای تشخیص یک فوتون یا ذره نور توسعه داده‌اند-پیشرفتی با کاربردهای بزرگ برای حسگرها، ارتباطات و پردازنده‌های کامپیوتری کوانتومی بسیار قدرتمندتر. این تیم کار خود را منتشر کرده است که بر روی استفاده از بخشی به نام نقطه اتصال جوزف در مجله علمی دانشگاهی متمرکز است. این کشف بر اساس تحقیقات قبلی هم‌تیمی‌شان در آشکار‌ساز امواج مایکروویو ۱۰۰ هزار برابر حساس‌تر از سیستم‌های موجود است.

کین چونگ فونگ، یک دانشمند پردازش اطلاعات کوانتومی در رایتون تکنولوژی‌های BBN و یک محقق مرتبط در دانشگاه هاروارد، گفت: «اتصال جوسف سون در محاسبات کوانتومی شبیه به یک ترانزیستور برای الکترونیک مدرن است، بنابراین آن‌ها بسیار مهم هستند.» دستگاه جدید ما این واحد پایه در محاسبات کوانتومی را قادر می‌سازد تا به اندازه یک فوتون از طریق آن ارتباط برقرار کند. سرعت ارتباطات را بهبود می‌بخشد و می‌تواند شبکه‌های کوانتومی را ایجاد کند و حس کردن را ممکن سازد.

محققان و آزمایشگاه‌های سراسر جهان شروع به ساخت کامپیوترهای کوانتومی بزرگ‌تر کرده‌اند که به دنبال باز کردن وعده پردازش سریع‌تر هستند. برد توسلی، رئیس فن‌آوری‌های BBN رایتون، گفت: «در تئوری کامپیوترهای کوانتومی می‌توانند جای کامپیوترهای سنتی که قدرت پردازش ندارند را بگیرند.» کامپیوترهای کوانتومی به طور خاص در حل مسائل بهینه‌سازی بحرانی خوب هستند. یک مثال برای طراحی به کمک کامپیوتر یک سیستم بزرگ مانند یک هواپیما خواهد بود. محاسبات کوانتومی تجزیه‌و‌تحلیل محدود‌تری از چیزی مانند یک شکل بال را نسبت به قبل ممکن می‌سازد. بهینه‌سازی اساسی پردازش روزمره اولین مشکلی است که ما دوست داریم با محاسبات کوانتومی مقابله کنیم.

ممکن است علاقمند به مطالعه مقاله سیاه‌چاله ابر پرجرم سرگردان فضا در یک کهکشان خیلی دور باشید.

محدودیت فنی نویز پس‌زمینه است که باعث از دست رفتن حافظه و ایجاد خطا در پردازش می‌شود. در‌حالی‌که محققان دیگر صدا را مشکل می‌دانند، فونگ و تیم او فرصت را می‌بینند. روش آن‌ها کمی شبیه به یک بزرگراه است، که در آن بارهای ابررسانایی نقش ماشین‌ها را ایفا می‌کنند. در اصل، آن‌ها می‌توانند بدون برخورد با یکدیگر بسیار سریع حرکت کنند. سر‌و‌صدای پس‌زمینه مانند یک ماشین شکسته در خط مرکزی است-که جریان ترافیک را می‌شکند.

فانگ گفت: «این وقفه می‌تواند داده‌ها را در کاربردهای محاسبات کوانتومی از بین ببرد.» «با این حال، ما می‌توانیم از همین پدیده برای تشخیص یک فوتون استفاده کنیم که به ترافیک اجازه می‌دهد تا به سرعت خود ادامه دهد.» این کشف بخشی از یک تلاش تحقیقاتی در فن‌آوری‌های BBN رایتون، یکی از شرکت‌های تابعه فضای اطلاعاتی رایتون است. بانک بی‌ان‌رایتون بیش از ۷۰ سال است که تحقیقات و توسعه فن‌آوری پیشرفته ارائه می‌دهد و اغلب به عنوان یک پیوند حیاتی بین ارتش و محققان در دانشگاه‌ها عمل می‌کند. به عنوان مثال، آن یکی از اولین گره‌ها در ARپانت، پیشگام اینترنت بود که توسط آژانس پروژه‌های تحقیقات پیشرفته دفاع یا دارپا تامین مالی شد. دانشمندان در BBN رایتون در پرتفوی‌های گسترده کار می‌کنند، در‌حالی‌که مهندسی کوانتوم و محاسبات همچنان نوید قابلیت‌های نسل آینده را می‌دهند.

توسلی گفت: «این کشف در حال باز کردن پردازنده‌های کوانتومی است تا مانند قبل به هم متصل شوند.» گام بعدی مشخص کردن عملکرد و افزایش مقیاس بیش از یک دستگاه به صورت موازی یا اتصال چندین دستگاه است. تیم BBN رایتون بر این باورند که آن‌ها دارای تخصص مهندسی سیستم‌ها هستند تا این تحقیق اساسی را به کاربردهای عملی‌تر برسانند. فانگ گفت: «ما خلا فنی را با اولین نقطه اتصال جوزف برای ردیابی یک فوتون پر کرده‌ایم.» این یک فن‌آوری توانمند کننده برای شبکه‌سازی، ارتباطات و محاسبات است. ما واقعا در حال خراشیدن سطح هستیم.

این متن با استفاده از ربات مترجم مقاله علوم کامپیوتر ترجمه شده و به صورت محدود مورد بازبینی انسانی قرار گرفته است.در نتیجه می‌تواند دارای برخی اشکالات ترجمه باشد.