تحقیق‌کنندگان دانشگاه توکیو، دانشگاه یوهانس گوتنبرگ ماینز و دانشگاه پالکی اولوموتس پیشرفت‌های قابل توجهی در زمینه محاسبات کوانتومی فتونیک کسب کرده‌اند. آنها با ارائه رویکردی جدید برای ساخت یک کامپیوتر کوانتومی، پیشرفت‌های قابل توجهی را در این حوزه به ارمغان آورده‌اند. بر خلاف روش‌های سنتی که برای حصول کیوبیت‌های فیزیکی از فوتون‌های تک بهره می‌برند، این تکنیک نوآورانه از یک پالس نوری تولید شده توسط لیزر و تشکیل شده از چندین فوتون استفاده می‌کند و توانسته است قابلیت‌های تصحیح خطا را بهبود بخشد.
تحقیقات نوآورانه این تیم، که در مجله Science منتشر شده است، مفهوم یک کیوبیت منطقی که توسط یک پالس نوری تنها پیاده سازی شده است را معرفی می‌کند. با تبدیل پالس لیزری به یک حالت نوری کوانتومی، پژوهشگران توانسته‌اند قابلیت‌های تصحیح خطا را به دست آورند. این بدان معناست که خطاها در لحظه قابل تصحیح هستند و نیازی به تعاملات پیچیده بین فوتون‌های فرد نیست.
“برای به دست آوردن یک کیوبیت منطقی قابل اطمینان نیازمند فقط یک پالس نوری هستیم”، می‌گوید استاد پیتر وان لوک از دانشگاه ماینز. در این رویکرد نوین، یک کیوبیت فیزیکی از پیش معادل یک کیوبیت منطقی است و این مفهوم قابل توجه و منحصر به فردی در محاسبات کوانتومی است. با این حال، در آزمایشی که در دانشگاه توکیو انجام شده است، سطح قابل قبولی از تحمل خطا به دست نیامده است، اما به وضوح بر توانایی تبدیل کیوبیت‌های قابل تصحیح ناکارآمد به کیوبیت‌های قابل تصحیح با استفاده از روش‌های کوانتومی نوری روزمره اشاره دارد.
نسبت به سایر فناوری‌های موجود در زمینه محاسبات کوانتومی، رویکرد فتونیک چندین مزیت دارد. برخلاف سیستم‌های خالص جامد با همراهی فوتون‌ها، که نیاز به دمای بسیار پایین دارند، سیستم‌های مبتنی بر فتون در دماهای اتاق عمل می‌کنند. علاوه بر این، فوتون‌ها به طور ذاتی در سرعت‌های بالا عمل می‌کنند که باعث انجام محاسبات سریع‌تر می‌شود. با این حال، چالش در جلوگیری از از دست رفتن کیوبیت و خطاهای دیگر قرار دارد که می‌توان با ترکیب چندین پالس نوری فوتون تک برای تشکیل کیوبیت‌های منطقی آنها این چالش را به دست آورد.
اگرچه توسعه کامپیوترهای کوانتومی عملکردی هنوز همچنان با موانعی مانند نیاز به تعداد زیادی کیوبیت فیزیکی مواجه است، این تحقیقات نوآورانه امکانات جدیدی را برای آینده محاسبات کوانتومی به ارمغان می‌آورد. با بهره‌گیری از پتانسیل پالس‌های نوری تولید شده توسط لیزر، دانشمندان یک گام به سمت سامانه‌های محاسباتی کوانتومی قابل اعتماد و قابل مقیاس نهایی نزدیکتر شده‌اند.
پرسش‌های متداول (FAQ)
۱. روش جدیدی برای ساخت یک کامپیوتر کوانتومی چیست؟
تحقیق‌کنندگان با استفاده از یک پالس نوری تولید شده توسط لیزر و تشکیل شده از چندین فوتون به جای فوتون‌های تک به عنوان کیوبیت‌های فیزیکی، روش جدیدی برای ساخت یک کامپیوتر کوانتومی را ارائه کرده‌اند.
۲. کیوبیت منطقی چیست؟
کیوبیت منطقی به پیاده‌سازی یک حالت نوری کوانتومی با استفاده از یک پالس نوری اشاره دارد، که قابلیت‌های تصحیح خطا را ارائه می‌دهد.
۳. چگونه روش جدید برای تصحیح خطا را دست‌یابی می‌کند؟
با تبدیل پالس لیزری به یک حالت نوری کوانتومی، خطاها می‌توانند بلافاصله تصحیح شوند و نیازی به تعاملات پیچیده بین فوتون‌های فرد نیست.
۴. مزایای رویکرد فتونیک نسبت به سایر فناوری‌های محاسبات کوانتومی چیست؟
رویکرد فتونیک مزایایی مانند اجرا در دماهای اتاق و سرعت‌های بالا را در مقایسه با سیستم‌های خالص جامد با همراهی فوتون‌ها ارائه می‌دهد. همچنین، این روش پتانسیل جلوگیری از از دست رفتن کیوبیت و خطاهای دیگر را با ترکیب چندین پالس نوری فوتون تک ارائه می‌دهد.
۵. چالش‌های رویکرد فتونیک چیست؟
چالش اصلی در جلوگیری از از دست رفتن کیوبیت و خطاهای دیگر قرار دارد. با این وجود، تحقیقات نوآورانه مبتنی بر فتونیک امکانات جدیدی را برای سامانه‌های محاسباتی کوانتومی قابل اعتماد و قابل مقیاس به حقیقت پیوسته می‌کند.
مفاهیم کلیدی:
– محاسبات کوانتومی فتونیک: روشی از محاسبات کوانتومی که از فوتون‌ها به عنوان کیوبیت‌ها استفاده می‌کند.
– کیوبیت منطقی: نمایشی از یک حالت کوانتومی که توسط یک پالس نوری، قابلیت تصحیح خطا را فراهم می‌کند.
– پالس نوری تولید شده توسط لیزر: پالسی از نور تولید شده توسط یک لیزر که شامل چندین فوتون است.
لینک‌های مرتبط:
– دانشگاه توکیو
– دانشگاه یوهانس گوتنبرگ ماینز
– دانشگاه پالکی اولوموتس
The source of the article is from the blog karacasanime.com.ve