15:03 2023-02-08
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Conversia datelor cuantice oferă o cale de extindere a arhitecturilor de tehnologie cuantică
_ Conversia datelor cuantice oferă o cale pentru a extinde arhitecturile tehnologiei cuantice
Cercetătorii de la Laboratorul Kastler Brossel din Paris au reușit să construiască primul convertor între cele două tipuri diferite de codificări de biți cuantici — un echivalent cu convertoarele pentru informații clasice, dar care vizează diferite tipuri de date cuantice. Această rescriere de înaltă calitate a informațiilor arată calea către reducerea decalajului dintre numeroasele platforme diferite care concurează în cursa pentru calculul cuantic și poate permite interconectivitatea rețelelor viitoare.
În ediția online din februarie a revistei Nature Photonics, Prof. Julien Laurat și colegii săi de la LKB (Sorbonne Université, CNRS, ENS-Université PSL, Collège de France) au raportat despre prima demonstrație de succes a conversiei fidele a codificării qubitului. Domeniul cuantic permite două moduri diferite în care informațiile pot fi stocate și procesate, variabile discrete și continue.
Asemenea codificărilor clasice de informații analogice sau digitale, acestea sunt preferate pentru anumite sarcini și platforme. Cercetătorii de la LKB au găsit o modalitate de a traduce una în alta arome foarte distincte de informații cuantice și, prin urmare, au confirmat posibilitatea de a interconecta diferite dispozitive cuantice.
În cursa pentru calculul cuantic, multe platforme sunt acum dezvoltate, bazându-se pe diferite sisteme cuantice, cum ar fi fotoni, atomi neutri, ioni, supraconductori și semiconductori. Pentru toate aceste sisteme, există mai multe tipuri de codare, iar alegerea acesteia depinde de aplicațiile specifice și resursele disponibile. Abordarea acestei eterogenități în rețelele cuantice este o problemă presantă. Ar permite integrarea celor mai bune caracteristici ale fiecăreia pentru rețele mai robuste și mai eficiente.
Abordarea eterogenității de la începutul dezvoltării rețelelor cuantice poate preveni problemele de compatibilitate și permite integrarea fără întreruperi și interconectivitate a diferitelor rețele cuantice. sisteme în viitor. Această sarcină necesită utilizarea unui convertor de codificare cuantică, un dispozitiv care păstrează semnalul fragil de informație cuantică codificată, schimbând în același timp baza pe care este scris.
Conversia biților cuantici este o provocare complexă. Modul simplu de a crea un convertor ar fi măsurarea informațiilor stocate într-o codificare și recrearea acestor informații în cealaltă codificare. Din păcate, mecanica cuantică și așa-numita teoremă fără clonare nu permite această operațiune pentru informații arbitrare.
Într-un fel, acest inconvenient este o binecuvântare deghizată, deoarece puterea criptografiei cuantice este atrasă. din ea. Cu toate acestea, acest lucru a forțat echipa de la LKB să ia o altă cale pentru a crea un convertor: utilizarea întanglementării cuantice.
Entanglement descrie corelații neclasice între sistemele cuantice. A fost descrisă de Einstein ca o „acțiune înfricoșătoare la distanță”. Această acțiune înfricoșătoare, care a stârnit multă confuzie în comunitate la început, este acum coloana vertebrală a multor propuneri din comunitatea de cercetare cuantică. Este protagonistul Premiului Nobel pentru fizică din 2022 din acest an și se află în centrul revoluției cuantice actuale.
„De fapt, a doua revoluție cuantică, cunoscută și ca era tehnologiilor cuantice, este condusă prin capacitatea de a exploata și controla întricarea la nivel cuantic. Capacitatea de a crea, manipula și distribui întanglementul deschide ușa către multe aplicații și tehnologii noi care nu pot fi realizate numai cu sistemele clasice", afirmă Tom Darras, primul autor al lucrării. Studiu, acum CEO și co-fondator al startup-ului cuantic Welinq.
Implementarea convertorului qubit poate fi împărțită în trei pași principali. În primul rând, trebuie creată resursa cheie, întanglementul. În al doilea rând, qubit-ul de intrare este trimis la convertor. În cele din urmă, trebuie efectuată o măsurătoare specială, numită „Măsurarea stării clopotului”, care are ca rezultat teleportarea informațiilor de intrare la qubit-ul de ieșire. În acest proces, în contrast puternic cu alte protocoale de teleportare, qubit-ul a fost rescris într-o altă bază.
Pentru a crea toate stările de resurse, cercetătorii de la Paris au folosit surse optice neliniare extrem de eficiente, numite oscilatori optici parametrici, care emite stări de un singur foton de puritate ridicată sau pisici optice la un eveniment care anunță, în funcție de cristalul ales. Ei s-au bazat, de asemenea, pe detectoare supraconductoare cu un singur fotoni de înaltă eficiență.
Pentru a reuși, acest proces a necesitat un tip foarte specific de încrucișare optică a resurselor, o „stare hibridă încâlcită” între așa-numita variabilă discretă. qubit și un qubit de pisică Schrödinger cu variabilă continuă. Pentru a permite o măsurare a stării Bell, partea cu un singur foton a încurcăturii hibride este făcută să interfereze cu qubitul de intrare, urmată de o detecție amplificată a unui singur foton. Pentru verificare, qubitul de ieșire este caracterizat printr-un proces cunoscut sub numele de „tomografie cuantică” pentru a calcula fidelitatea dintre qubitul de intrare și de ieșire, o metodă tipică de evaluare a calității procesului. Conversia peste limita clasică a fost confirmată pentru orice qubit de intrare.
„Succesul acestui proces este o etapă importantă pentru infrastructurile de tehnologie cuantică. Odată ce putem interconecta dispozitivele cuantice, pot fi construite rețele mai complexe și mai eficiente. " spune Beate Asenbeck, Ph.D. student la LKB și unul dintre principalii autori ai lucrării. „Este uimitor să ne gândim că, cu tehnologia de acum zece ani, această sarcină ar fi fost aproape imposibilă. Este un moment foarte interesant să vedem că avansarea înțelegerii noastre fundamentale a tărâmului cuantic ne depășește limitele tehnologice.”
Comentarii:
Adauga Comentariu