معلومات

اختراق جديد في الاتصالات الكمومية يظهر الوعد

اختراق جديد في الاتصالات الكمومية يظهر الوعد

الإيداع

ابتكر الباحثون شريحة ضوئية يبدو أنها تحل أحد أكبر التحديات التي تواجه تطوير أنظمة الاتصالات الكمومية البصرية ، مما قد يوفر طريقة موثوقة وفعالة من حيث التكلفة لتطوير الاتصالات الكمومية.

مشاكل الاتصال الكمي البصري

تستخدم العديد من أنظمة الاتصالات المتقدمة التي يتم تطويرها اليوم ميكانيكا الكم لمعالجة المعلومات وتخزينها ونقلها. تسخير مبدأ التشابك ، حيث يرتبط جسيمان ارتباطًا وثيقًا بحيث يعملان كنظام واحد ، بغض النظر عن المسافة التي قد تكون كبيرة بين الجسيمين.

راجع أيضًا: تؤكد الدراسة أن الاتصال الكمي العالمي هو احتمال

تكمن مشكلة أنظمة الكم الضوئية التي تعتمد على الفوتونات في أن المكونات التي تعالج المعلومات وتخزنها تتطلب فوتونات الضوء المرئي ، لكن كابلات الألياف الضوئية التي تنقل المعلومات تحتاج إلى ضوء قريب من الأشعة تحت الحمراء - يبلغ طولها الموجي حوالي 10 أضعاف.

يبدو أن العلماء في المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) قد وجدوا حلاً مبتكرًا لهذه المشكلة باستخدام ظاهرة فيزيائية معروفة معروفة باسم "معرض الهمس" كمصدر إلهام.

خلق همسة بصرية

في بيئة صوتية حيث تشكل الجدران سطحًا منحنيًا تمامًا من كل جانب ، يمكن أن تنتقل الموجات الصوتية دون عوائق إلى حد كبير ، بحيث يمكن لأي شخص يقف في موضع واحد على طول الجدار أن يسمع أضعف صوت قادم من أي جزء آخر من الجدار.

تُعرف هذه الهياكل ، المعروفة باسم صالات العرض الهمسية ، بأنها مسؤولة عن بعض المواقع المعمارية الأكثر شهرة في العالم.

باحثو NIST ، Xiyuan Lu ، و Kartik Srinivasan ، وفريق في جامعة ماريلاند NanoCenter في College Park - الذين وصفوا عملهم في المجلة فيزياء الطبيعة- أنتجت أزواجًا من الفوتونات المتشابكة من فوتونات الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء القريبة باستخدام مكونات ضوئية منتجة بكميات كبيرة بسهولة.

لقد حققوا ذلك من خلال إنشاء "صالات عرض هامسة" بصرية مصممة خصيصًا حيث يدخل ليزر المضخة في مرنان على شكل حلقة وعندما يدور عبر الحلقة ، يظهر زوج من الفوتونات المتشابكة: فوتون ضوء مرئي وفوتون قريب من الأشعة تحت الحمراء .

قال سرينيفاسان: "أردنا ربط فوتونات الضوء المرئي معًا ، والتي تعتبر جيدة لتخزين المعلومات في الأنظمة الذرية ، وفوتونات الاتصالات السلكية واللاسلكية ، الموجودة في الأشعة تحت الحمراء القريبة ، وهي جيدة في التنقل عبر الألياف الضوئية مع فقدان إشارة منخفض". أولئك الذين يأملون في هندسة أنظمة الاتصالات الكمومية الضوئية هي الجسيمات المتشابكة المثالية للعمل معها. والأهم من ذلك ، أنهم قادرون على القيام بذلك بطريقة قابلة للتطوير.

قال لو: "لقد توصلنا إلى كيفية هندسة هذه الرنانات الهامسة في المعرض لإنتاج أعداد كبيرة من الأزواج التي أردناها ، مع ضوضاء خلفية قليلة جدًا وضوء غريب آخر".

الوعد المستقبلي للذاكرة المتشابكة

الجانب الواعد من هذه التقنية هو إمكانية ما يُعرف باسم مبادلة التشابك. هذا هو المكان الذي يرتبط فيه زوجان من الجسيمات المتشابكة بوحدتين من الذاكرة الكمومية ، ويتم تمرير تشابك الأزواج إلى الذكريات ، وربطهما معًا عبر مسافات شاسعة ، وهو أمر لم يكن من الممكن تصوره من قبل.

قال سرينيفاسان: "كانت مساهمتنا هي معرفة كيفية صنع مصدر ضوء كمي بالخصائص الصحيحة التي يمكن أن تتيح مثل هذا التشابك لمسافات طويلة".


شاهد الفيديو: المهارات الجراحية والإسعافية-المحاضرة التاسعة (ديسمبر 2021).