مقالات

کیودیت ها در پردازش اطلاعات کوانتومی

Qudits in Quantum Information Processing

پردازنده های اطلاعات کوانتومی بسیار سریعتر و امن تر از ابر رایانه های امروز هستند، اما هنوز امکان دسترسی به آن ها وجود ندارد زیرا سازه های بنیادین آن یعنی کوبیت ها، بسیار ناپایدار هستند.

محققان دانشگاه پوردو یکی از اولین کسانی هستند که یک گیت کوانتومی را با کیودیت ها ساخته اند که از آن به عنوان نسخه کوانتومی ترانزیستور که در رایانه های امروزی برای پردازش اطلاعات استفاده می شود یاد می کنند. کیوبیت ها تنها در برهم نهی از حالت های 0 و 1 وجود دارند، اما کیودیت ها می توانند در حالت های مختلف 0 ، 1 و 2 باشند. حالت های بیشتر بدان معنی است که داده های بیشتر می توانند در کیودیت ها رمزگذاری و پردازش شوند.

گیت ساخته شده در این شرایط نه تنها ذاتا کارآمدتر از گیت های کوبیت است، بلکه پایدارتر نیز می باشد، زیرا محققان کیودیت ها را به فوتونها کوپل می کنند. یافته های این محققان در npj Quantum Information منتشر شده است.

گیت ساخته شده همچنین یکی از بزرگترین حالت های در هم تنیده ذرات کوانتومی را به وجود می آورد. درهم تنیدگی پدیده ای کوانتومی است که اجازه می دهد اندازه گیری ها بر روی یک ذره به طور خودکار روی اندازه گیری های ذره ی دیگری تأثیر بگذارد.

رویکردهای قبلی با گیت های فوتونی کیوبیتی قادر به رسیدن به 18 کیوبیت کدگذاری شده در 6 فوتون درهم تنیده در فضای هیلبرت بودند. محققان پوردو حداکثر درهم تنیدگی با یک گیت را با استفاده از چهار کیودیت که معادل 20 کیوبیت است رمزگذاری کردند.

این تیم با استفاده از یک کیودیت در دامنه زمان و دیگری در دامنه فرکانس که هر یک از دو فوتون درهمتنیده تشکیل شده است، درهم تنیدگی بیشتری را با فوتون های کمتر به وجود آورد. آن ها با استفاده از دو کیودیت کدگذاری شده در هر فوتون در 32 بعد از فضای هیلبرت یک گیت کوانتومی ساخته اند.

به طور معمول، گیت های ساخته شده بر روی سیستم های فوتونی برای دستیابی به اطلاعات کوانتومی کدگذاری شده در فوتون های جداگانه تنها در برخی موارد کار می کنند زیرا فوتون ها، به طور طبیعی با یکدیگر ارتباط برقرار نمی کنند و این باعث می شود که حالت یک فوتون بر اساس حالت فوتون دیگر کنترل شود. این تیم گیت را با مجموعه ای از تجهیزات استاندارد که روزانه در صنعت ارتباطات نوری استفاده می شود، اجرا نموده اند.

 

 منبع:

Poolad Imany et al. High-dimensional optical quantum logic in large operational spaces, npj Quantum Information (2019).

 DOI:

10.1038/s41534-019-0173-8

تاریخ انتشار مقاله:

JULY 16, 2019

 گردآوری:

دکتر نوید یزدان ­پناه

ویرایش:

دکتر میلاد معظمی گودرزی

برچسب ها

دیدگاهتان را بنویسید

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

دکمه بازگشت به بالا
بستن