‍ 🔴درهم‌تنیدگی سه‌جانبه کیوبیت‌های اتمی از راه دور

🔸محققان مرکز کوانتوم دوک و شرکت #IonQ با موفقیت آزمایشی را برای تولید حالت درهمتنیدۀ سه‌ذره‌ای GHZ در یک شبکۀ کوانتومی شامل سه گرهٔ مجزا پیاده‌سازی کردند. در این پیکربندی، سه یون باریم در تله‌های پائول جداگانه (نوعی تلهٔ الکترومغناطیسی برای مهار یونها) با فاصلۀ حدود دو متر از یکدیگر قرار گرفتند و از طریق فیبرهای نوری تک مُد به یک ایستگاه مرکزی متصل شدند.

🔹فرآیند ایجاد #درهمتنیدگی بدین ترتیب انجام گرفت که هر یون با گسیل خودبه‌خودی فوتون (spontaneous emission)، فوتونی منتشر کرد و این فوتون‌ها در مجموعۀ اپتیکی متمرکز ایستگاه مرکزی با یکدیگر تداخل یافتند. در ادامه، آشکارسازی همزمان سه‌گانه (triple-coincidence detection) اطلاعات مربوط به مسیر هر فوتون را حذف و درهمتنیدگی سه اتم را اعلام کرد.

🔸فیدلیتی حالت به‌دست‌آمده بین ۸۴ تا ۸۸ درصد بود و نرخ تولید درهمتنیدگی حدود ۰٫۰۹۵ بر ثانیه اندازه‌گیری شد؛ این نتایج بدون استفاده از گیت‌های دوکیوبیتی محلی یا روشهای پس‌انتخاب (post-selection) حاصل گردید.

🔹تحلیل خطاهای سیستم نشان داد که عوامل اصلی کاهش دقت عبارتند از: اختلاط قطبش، ناهماهنگی مد فضایی و ناهمدوسی ناشی از پسزد فوتون (photon recoil). افزون بر این، بازده‌ی جمع‌آوری فوتون (یعنی نسبت فوتون‌های دریافت‌شده به فوتون‌های گسیل‌شده) در گره‌های مختلف بین ۰٫۷ تا ۱٫۴ درصد متغیر بود که عمدتاً از ناپایداری کوپلینگ فیبر (fiber coupling drift) و گرمایش ناشی از چرخه‌های تکراری آزمایش نشأت میگرفت و به همین دلیل، اجرای آزمایش نیازمند سرمایش دوره‌ای یون‌ها بود.

❗️اهمیت بنیادین این پژوهش در آزمون#عدم_موضعیت_کوانتومی (quantum non-locality) نهفته است. تیم تحقیقاتی با اندازه‌گیری پارامتر Mermin (کمیتی برای سنجش انحراف از پیشبینی‌های کلاسیک در سیستم‌های چندذره‌ای) به مقدار ۳٫۲۰۳، کران بالای پیش‌بینی‌شدۀ نظریه‌های کلاسیک مبتنی بر متغیرهای نهان موضعی را با ۲۷ انحراف معیار نقض کرد.

🔸از آنجا که یون‌های محبوس‌شده بازدهی بسیار بالایی در خوانش حالت دارند (بیش از ۹۹٫۷ درصد)، این آزمایش توانست روزنۀ آشکارسازی (detection loophole، شکافی در آزمون‌های عدم موضعیت کوانتومی که ناشی از بازده‌ی ناقص آشکارسازهاست) را ببندد و بدین‌ترتیب، نقض نابرابری Mermin را در یک شبکۀ چندگره‌ی با حافظه‌های اتمی قابل آدرس‌دهیِ مستقل به اثبات قطعی برساند.

🔹از منظر معماری سخت‌افزاری، این دستاورد مسیری عملیاتی برای توسعۀ سیستم‌های محاسباتی کوانتومی مدولار ترسیم میکند. در این رویکرد، به‌جای تلاش برای جای دادن تمامی پردازشگرها در یک محفظۀ خلأ یکپارچه، میتوان گره‌های پردازشی مجزا را از طریق اتصال‌دهنده‌های فوتونیکی (photonic interconnects) به یکدیگر متصل و بار محاسباتی را توزیع کرد.

🔸به‌ویژه، تولید حالت‌های درهمتنیدۀ آماده‌به‌وقوع (event-ready generation) در این ساختار مدولار، زمینه‌ای بنیادین برای کاربردهای پیشرفته‌ای چون پروتکل‌های رمزنگاری چندعاملی، اشتراک راز کوانتومی (quantum secret sharing) و شبکۀ حسگری کوانتومی توزیع‌شده فراهم می‌آورد.

📎لینک خبر
🟰🟰🟰🟰🟰🟰🟰🟰🟰🟰
🟢join: @QuantumTEQ
🌐Website
🔵LinkedIn
#اخبار #فوتونیک