الشخص الذي يحكمهم جميعًا. قام الفيزيائيون بتبسيط هندسة الكمبيوتر الكمومي الضوئي

حديث كمبيوتر الكم هي أجهزة معقدة للغاية يصعب بناؤها ، ويصعب تحجيمها وتتطلب درجات حرارة منخفضة للغاية للعمل. لهذا السبب ، كان العلماء مهتمين منذ فترة طويلة بأجهزة الكمبيوتر الكمومية البصرية. يمكن للفوتونات أن تنقل المعلومات بسهولة ، ويمكن للكمبيوتر الكمومي الضوئي أن يعمل في درجة حرارة الغرفة. المشكلة ، مع ذلك ، هي أنه بينما تعرف كيفية التعامل مع الفرد بوابات منطق الكم بالنسبة للفوتونات ، ولكن إنشاء عدد كبير من البوابات وربطها بطريقة يمكن من خلالها إجراء حسابات معقدة يمثل تحديًا كبيرًا.

ومع ذلك ، يمكن أن يكون للحاسوب الكمومي البصري بنية أبسط ، كما يقول باحثون في جامعة ستانفورد للبصريات. يقترحون ذرة واحدة بمساعدة أ الليزر للتلاعب ، والذي بدوره - بمساعدة ظاهرة النقل الآني الكمي - يغير حالة الفوتون. يمكن إعادة تعيين مثل هذه الذرة وفي عدة بوابات الكم يمكن استخدامها بحيث لا تكون هناك حاجة لبناء بوابات مادية مختلفة ، والتي بدورها ستعمل على تبسيط بنية الكمبيوتر الكمومي بشكل كبير.

 مصدر الصورة: Pixabay / هؤلاء

إذا كنت ترغب في بناء مثل هذا الكمبيوتر الكمي ، فسيتعين عليك استخدام الآلاف من مصادر الانبعاث الكمي خلق ، وجعلها لا يمكن تمييزها عن بعضها البعض ودمجها في دائرة فوتونية كبيرة. في غضون ذلك ، تستخدم الهندسة المعمارية الخاصة بنا عددًا صغيرًا من المكونات البسيطة إلى حد ما ، ولا ينمو حجم الآلة الخاصة بنا مع حجم البرنامج الكمي الذي يتم تشغيله ، كما يوضح طالب الدكتوراه بن بارتليت ، المؤلف الرئيسي لورقة بحثية تصف عمل علماء الفيزياء في جامعة ستانفورد. .

تتكون العمارة الجديدة من عنصرين رئيسيين. الحلقة التي تخزن البيانات هي مجرد حلقة للخروج منها الألياف الزجاجية، حيث تدور الفوتونات. إنها تعمل مثل شريحة الذاكرة ، حيث يكون كل فوتون واحدًا و qubit يمثل. يمكن للباحثين معالجة الفوتون عن طريق توجيهه من الحلقة إلى وحدة التبديد. هذا يتكون من واحد التجويف البصريتحتوي على ذرة واحدة. يتفاعل الفوتون مع الذرة وكلاهما متشابك. ثم يعود الفوتون إلى الحلقة ويغير الليزر حالة الذرة. نظرًا لأنه متشابك مع الفوتون ، فإن تغيير حالة الذرة يؤدي أيضًا إلى تغيير في حالة الفوتون. إذا قمت بقياس حالة الذرة ، يمكنك قياس حالة الفوتونات التحقيق. بهذه الطريقة ، نحتاج فقط إلى كيوبت ذري واحد يمكننا استخدامه لمعالجة جميع الكيوبتات الضوئية ، كما يضيف بارتليت.

نظرًا لأنه يمكن تجميع أي بوابة منطقية كمومية في سلسلة من العمليات على ذرة ، فسيكون من الممكن نظريًا القيام بأي منها برنامج الكم للقيام بذلك باستخدام كيوبت ذري واحد فقط. سيتألف تشغيل مثل هذا البرنامج من سلسلة كاملة من العمليات التي تتفاعل فيها الفوتونات مع الكيوبت الذري.