211service.com
Kvantinio interneto link
Kvantinių kompiuterių pažadai yra nepaprastai dideli: beveik momentinis problemų sprendimas ir visiškai saugus duomenų perdavimas. Tačiau didžiąja dalimi nedidelio masto kvantinio skaičiavimo demonstracijos laboratorijose visame pasaulyje lieka izoliuotos. Dabar Prem Kumaras Šiaurės Vakarų universiteto elektros inžinerijos ir informatikos profesorius žengė žingsnį siekdamas, kad kvantinis skaičiavimas taptų praktiškesnis. Kumaras ir jo komanda parodė, kad optiniame pluošte gali sukurti kvantinius loginius vartus – pagrindinį kvantinio kompiuterio komponentą. Vartai galėtų būti grandinės, kuri saugiai perduoda informaciją šimtus kilometrų skaidulų, dalis iš vieno kvantinio kompiuterio į kitą. Jis taip pat gali būti naudojamas savarankiškai ieškant sudėtingų matematinių problemų sprendimų.
Susipainiojęs internetas: Šio laboratorijos stendo optiniai komponentai, tokie kaip veidrodžiai ir filtrai, leidžia Šiaurės Vakarų universiteto Prem Kumaro laboratorijos tyrėjams nukreipti ir manipuliuoti šviesa. Naujausiame Kumaro darbe jis sukūrė kvantinius loginius vartus optiniame pluošte; tokie vartai galiausiai galėtų įjungti kvantinių kompiuterių tinklus.
Loginiai vartai yra įrenginys, kuris priima įvestį, atlieka loginę operaciją ir sukuria išvestį. Kumaro sukurtas vartų tipas, vadinamas valdomais NE vartais, turi klasikinį skaičiavimo analogą, kuris šiek tiek apverčia, registruodamas nuo 1 iki 0 ir atvirkščiai. Kvantinės logikos vartai, tokie kaip Kumaro, buvo pastatyti ir anksčiau, tačiau jie veikė su lazerio spinduliais, kurie praėjo per orą, o ne per pluoštą. Naujieji vartai sudaro pagrindą eksperimentams, įrodantiems kvantinių kompiuterių sugebėjimus pluošte, sako Kumaras. Įdomu tai, kad programa yra pasiekiama, sako jis. Per ateinančius metus Kumaras ir jo komanda planuoja išbandyti vartus konkrečioje programoje: surengti sudėtingą aukcioną saugiame kvantiniame tinkle.
IBM, MIT ir daugelio kitų korporacijų bei universitetų mokslininkai kvantinių kompiuterių srityje dirbo nuo tada, kai jie pirmą kartą buvo pasiūlyti devintajame dešimtmetyje. Kvantinis kompiuteris yra įrenginys, kuris apdoroja informacijos bitus, išnaudodamas keistas kvantines-mechanines dalelių, tokių kaip elektronai ir fotonai, savybes. Kvantinis kompiuteris teoriškai gali apdoroti eksponentiškai daugiau informacijos nei gali klasikiniai kompiuteriai. Klasikinio kompiuterio informacijos vienetas yra bitas, kuris reiškia 1 arba 0; bet kvantiniame kompiuteryje tai yra kubitas, kuris vienu metu gali reikšti ir 1, ir 0. Kadangi kubitai apskaičiuojami su keliomis reikšmėmis vienu metu, kvantinio kompiuterio apdorojimo galia padvigubėja su kiekvienu papildomu kubitu. Ši charakteristika leistų kvantiniam kompiuteriui, turinčiam vos kelis šimtus kubitų, gerokai pranokti geriausius šiandieninius superkompiuterius.
Kumaro grupė gamina kubitus iš įsipainiojusių fotonų. Tai reiškia, kad jų fizinės charakteristikos, tokios kaip poliarizacija, yra susietos taip, kad jei vienas fotonas įgauna tam tikrą fizinę būseną, atitinkantis fotonas akimirksniu įgauna atitinkamą būseną. Prieš kelerius metus Kumaras įrodė, kad dėl paties optinio pluošto fotonai gali įsipainioti ir kad jie išliks įsipainioję 100 kilometrų atstumu. Jo naujausias darbas, aprašytas m Fizinės apžvalgos laiškai , žengia dar vieną žingsnį, sukurdamas loginius vartus, kurie supainioja fotonų poras.
Kad galėtų naudoti šiuos vartus, Kumarui reikia fotonų, kurie būtų identiški visais atžvilgiais, išskyrus poliarizaciją arba jų elektromagnetinių laukų orientaciją. Šie identiški fotonai optiniu pluoštu siunčiami į pačius vartus – nedidelį įrenginių labirintą, nukreipiantį fotonus skirtingomis kryptimis. apie jų poliarizaciją. Pravažiuojant labirintą tam tikros fotonų poros susipainioja. Tačiau ne visi fotonai prasiskverbia pro vartus; tik tada, kai fotonai pasiekia detektorius kitame gale ir tyrėjai gali įvertinti, ar jie yra įsipainioję, ar ne, jie žino, kad vartai pavyko.
Vienintelis būdas sužinoti, ar vartai veikė, ar ne, yra palaukti, kol į juos bus paleista fotonų kolekcija. Carlas Williamsas , koordinatorius kvantinės informacijos programa Nacionaliniame standartų ir technologijų institute. Jis sako, kad dažniausiai vartai sugenda. Tai tikimybinis dalykas. Tačiau kai vartai sugenda, tyrėjai tiesiog nepaiso nesusipainiojusių fotonų.
Puikus šio darbo dalykas, sako Williamsas, yra tai, kad jis yra pluošto. Tai didelis dalykas, nes tai gali sukelti paskirstytus tinklus. … Akivaizdu, kad taikymas yra tolimojo kvantinio ryšio tarp dviejų mažesnių kvantinių kompiuterių. Vienas iš esminių įprastinio optinio tinklo elementų yra įrenginys, vadinamas kartotuvu, kuris sustiprina per atstumą pablogėjusius signalus. Williamsas teigia, kad kvantinės logikos vartai, tokie, kaip Kumaro sukonstruoti, gali būti naudojami grandinėje, kuri sustiprina signalą neprarandant fotonų įsipainiojimo.
Tai svarbus žingsnis kuriant kvantinį internetą, sako Sethas Lloydas , MIT mechanikos inžinerijos profesorius ir pirmaujantis kvantinio skaičiavimo tyrinėtojas. Toks tinklas turėtų galių, kurių neturi paprastas internetas, sako jis. Visų pirma, ryšys per kvantinį internetą būtų automatiškai saugus.
Lloydas pažymi, kad Kumaro dokumentas iliustruoja, kaip paprasta kvantinės logikos operacija gali būti atliekama naudojant atskirus fotonus. Dabartinis dokumentas yra reikšmingas kvantinio skaičiavimo ir kvantinių tinklų technologijos pažanga, sako jis.