211service.com
Kvantinių ryšių jungiklis
Internetas sudarytas iš fotonų, kurie susitraukia per šviesolaidinius kabelius ir teka per įrenginius, tokius kaip jungikliai, moduliatoriai ir stiprintuvai. Tačiau tų standartinių prietaisų nepakaktų itin greitam kvantiniam skaičiavimui ar ryšiams – eksperimentiniams metodams, kurie išnaudoja savotiškas dalelių savybes kvantiniu mastu, kad neįtikėtinai greitai atliktų sudėtingus skaičiavimus arba neleistų niekam pasiklausyti pranešimų.
Perjunkite jį: Čia parodyti komponentai gali nukreipti įsipainiojusius fotonus.
Komerciniai jungikliai turi įvairių problemų, dėl kurių jie netinkami susietų fotonų nukreipimui. Tie, kurie pagaminti iš mikroelektromechaninių komponentų, išlaiko įsipainiojusias būsenas taktiškai, tačiau veikia per lėtai. Kiti optoelektroniniai jungikliai arba prideda per daug triukšmo, todėl pavienius fotonus sunku aptikti, arba jie visiškai sunaikina kvantinę informaciją.
Prem Kumaras Šiaurės vakarų universiteto elektros inžinerijos ir kompiuterių mokslų profesorius sukūrė kvantinio maršruto parinkimo jungiklį, kuris gali perkelti susipynusius fotonus įvairiais keliais, išlaikant nepažeistą kvantinę informaciją.
Prietaisas gali būti ypač naudingas kvantiniam skaičiavimui, sako Jamesas Fransonas , Merilendo universiteto Baltimorės grafystėje fizikos profesorius. Norint sukurti kvantinį kompiuterį naudojant fotonus, mums reikia galimybės perjungti [susijusius] fotonus, sako Fransonas. Kvantinis jungiklis taip pat kada nors leistų dalytis įsipainiojusiais fotonais iš skirtingų kvantinių kompiuterių dideliais atstumais, pavyzdžiui, debesų kompiuterija, bet su kvantine informacija.
Kumaras sako, kad šis jungiklis taip pat pavers itin saugius kvantinius tinklus realybe. Šiandieninė informacija paprastai yra apsaugota naudojant vadinamąjį viešojo rakto šifravimą, kuris priklauso nuo praktinio negalėjimo atlikti tam tikrų matematinių užduočių, pavyzdžiui, labai didelių skaičių faktoringo. Kvantiniai tinklai pasiūlytų dar saugesnę viešojo rakto šifravimo alternatyvą. Susipynusių fotonų naudojimas ryšiui užtikrina saugumą, nes bet koks bandymas perimti pranešimą sutrikdytų dalelių kvantinę būseną.
Norėdami sukurti naują kvantinį jungiklį, mokslininkai naudojo komercinį šviesolaidinį kabelį ir kitus standartinius optinius komponentus, sako Kumaras. Mano tikslas yra kvantinėje informacinėje erdvėje daryti dalykus, kurie yra labai suderinami su esama pluošto infrastruktūra, sako jis.
Pirmas žingsnis yra fotonų paruošimas. Įsipainioję fotonai turi savybių, tokių kaip poliarizacija, kurios yra iš esmės susijusios. Jei du fotonai yra įsipainioję, tada išmatuota vieno poliarizacija atskleidžia atitinkamą kito būseną. Tyrėjai naudojo metodą, kai standartiniame pluošte sumaišė kelis šviesos bangos ilgius, kad sukurtų susipynusias fotonų poras.
Kitas žingsnis yra nusiųsti vieną fotoną optiniu pluoštu į jungiklį, kuris keičia fotono kursą. Tyrėjų jungiklis pagamintas tik iš optinių komponentų, įskaitant 100 metrų optinio pluošto ritę, išdėstytą kilpoje. Vienas įsipainiojusios poros fotonas siunčiamas per vieną kilpos galą ir per multiplekserį, o galingas lazeris siunčia šviesos impulsus į ritę. Fotonas pasislenka taip, kad kitame kilpos gale jis atsiskiria atskiru keliu, likdamas susipainiojęs su savo partneriu.
Galutinis rezultatas yra jungiklis, kuris yra labai greitas, turi mažą foninį triukšmą ir, svarbiausia, išsaugo kvantinę informaciją. Vieno fotono detektoriai skaidulų gale patvirtina, kad abu fotonai išlaikė susipynusią būseną, o tai rodo, kad kvantinė informacija buvo išsaugota. Darbas aprašytas naujausiame žurnalo numeryje Fizinės apžvalgos laiškai .
Tai svarbus pokytis, nes fotonų perjungimas iš tikrųjų yra pagrindinis skirtumas toliau tobulinant kvantinį skaičiavimą naudojant fotonus, sako Fransonas.