فشرده­‌سازی نور برای محاسبات کوانتومی

بیگ بنگ: بتازگی محققان از یک مدل نظری جدید شامل نور فشرده شده برای انتقال دقیق ِ اطلاعات با استفاده از ذرات زیراتمی رونمایی کردند. دانشمندان در دانشگاه هوکایدو و دانشگاه توکیو گزارش دادند که این روش نظری برای محاسبات کوانتومی از نظر میزان خطا بیش از ١٠ میلیارد بار دقیق‌­تر از مدل‌­های نظری موجود است.

به گزارش بیگ بنگ، کاربرد روش جدید آنها در رایانه­‌های کوانتومی است که از خواص گوناگون ذرات زیراتمی برای انتقال، پردازش و ذخیره مقدار بسیار زیادی از اطلاعات پیچیده استفاده می­ کند، و توانایی مدل­سازی فرآیندهای شیمیایی پیچیده را برای بهتر و سریع­‌تر شدن رایانه‌­های مدرن، می­دهد. رایانه­‌های امروزی با تبدیل داده‌­ها به بیت­‌ها آنها را ذخیره می­ کنند. یک بیت می­تواند در یکی از دو حالت باشد: صفر یا یک. دانشمندان در حال بررسی راه­‌هایی برای استفاده از ذرات زیراتمی که بیت­‌های کوانتومی نامیده می­ شوند، هستند. این ذرات می­توانند در بیش از دو حالت باشند که این خود سبب ذخیره­‌سازی و پردازش مقدار وسیع­‌تری از اطلاعات توسط آنها می­ شود. بیت­‌های کوانتومی، بلوک­‌های ساختمانی رایانه­‌های کوانتومی هستند.

روش مشابه دیگر شامل استفاده از خصوصیات ذاتی فوتون­‌های نور می­باشد، اطلاعات را به عنوان بیت­‌های کوانتومی توسط الگوهای دیجیتالی کردن میدان الکترومغناطیس به یک پرتو نور تبدیل می­ کنند. اما اطلاعات تبدیل شده می­توانند در طول محاسبات کوانتومی از امواج نور جدا شده (از بین رفتن اطلاعات) و منجر به تجمع خطاها شوند. برای کاهش ِ از بین رفتن اطلاعات، دانشمندان فشرده­‌سازی نور را مورد آزمایش قرار داده­‌اند. فشرده­‌سازی فرآیندی است که نوسانات کوچک در سطح کوانتومی یا نویز (Noise) را از یک میدان الکترومغناطیسی حذف می­ کند. نویزها سطح مشخصی از عدم­ قطعیت در دامنه و فاز میدان الکترومغناطیسی را تعریف می­ کنند. از این­ رو فشرده­‌سازی ابزاری مؤثر برای پیاده­‌سازی اپتیکال (عملی) رایانه­‌های کوانتومی می­باشد، اما استفاده فعلی ناکافی می­باشد.

در یک مقاله منتشر شده در مجله Physical Review X، آکیهیسا تومیتا (فیزیکدان کاربردی از دانشگاه هوکایدو) و همکارانش، راهی جدید برای کاهش چشمگیر خطاها با استفاده از این روش را نشان دادند. آنها مدلی نظری که از هر دو خصوصیات بیت­‌های کوانتومی و حالات میدان مغناطیسی استفاده می­کرد را توسعه دادند. این روش شامل فشرده‌­سازی نور با حذف بیت­‌های کوانتومی مستعد خطا در زمانی­که این بیت‌­ها با یکدیگر جمع می­ شوند، می­باشد. این مدل از نظر ِ خطا بیش از ١٠ میلیارد بار نسبت به روش­‌های آزمایشگاهی موجود دقیق‌­تر می­باشد، به این معنا که در هر ١٠ هزار محاسبه، یک خطا وجود دارد. تومیتا در این­باره می­گوید:« این روش با استفاده از تکنولوژی­‌های در دسترس موجود، دست یافتنی بوده و می­تواند بیشتر در تحقیقات محاسبات کوانتومی مورد بررسی قرار گیرد.»

ترجمه: سوران زوراسنا/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: phys.org

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *