🟠انتقال هم‌زمان حالت‌های کوانتومی در ۱۰۰ کانال نوری موازی؛ گامی به‌سوی شبکه‌های کوانتومی مقیاس‌پذیر

🔸پژوهشگران دانشگاه East China Normal University موفق شده‌اند #تله‌پورت_کوانتومی را به‌طور هم‌زمان روی ۱۰۰ کانال نوری فضایی مجزا اجرا کنند. در تله‌پورت کوانتومی، خود ذره جابه‌جا نمی‌شود؛ بلکه حالت کوانتومی حامل اطلاعات با استفاده از درهم‌تنیدگی میان دو سامانه منتقل می‌شود.

🔹در معماری توسعه‌یافته توسط گروه Jietai Jing، به‌جای انتقال اطلاعات تنها در یک یا چند مُد محدود، مجموعه‌ای از مُدهای نوری که به‌طور طبیعی از نظر فضایی از یکدیگر جدا هستند، به کانال‌های مستقل و قابل‌کنترل تبدیل شده‌اند. پژوهشگران یک مدولاتور فضایی نور (Spatial Light Modulator) و هولوگرام‌های تولیدشده توسط رایانه را به کار گرفتند تا یک آرایه نوری ۱۰×۱۰ شامل ۱۰۰ مُد مستقل ایجاد کنند؛ آرایه‌ای که تنها با تغییر الگوی نمایش‌داده‌شده روی مدولاتور قابل بازپیکربندی است.

🔸برای ایجاد منابع درهم‌تنیده، تیم پژوهشی از فرایند #اختلاط_چهارموجی (Four-Wave Mixing) در بخار داغ روبیدیوم استفاده کرد و یک آرایه درهم‌تنیدگی EPR متناظر با ۱۰۰ کانال ساخت. پرتو پمپ نیز به شکلی تقریباً یکنواخت یا «top-hat» شکل‌دهی شد تا بخش‌های مختلف آرایه شرایط برهم‌کنش غیرخطی مشابهی داشته باشند. با تنظیم آرایه ورودی و آرایه EPR مطابق شرایط تطبیق فاز یک تقویت‌کننده پارامتری واحد، هر ۱۰۰ مُد می‌توانستند به‌صورت هم‌زمان در همان محیط چهارموجی پردازش شوند.

🔹بخش مهم دیگر این معماری، استفاده از یک روش کاملاً نوری برای اجرای عملیات «جابجایی» (displacement) موردنیاز در بازسازی حالت تله‌پورت‌شده بود. در نتیجه لازم نبود هر یک از ۱۰۰ کانال به‌صورت جداگانه اندازه‌گیری و پردازش شود؛ میدان feedforward نوری در ایستگاه گیرنده با نیمه دیگر آرایه درهم‌تنیده EPR ترکیب می‌شد و عملیات موردنیاز روی کانال‌ها نیز به‌طور موازی انجام می‌گرفت. این طراحی همان چیزی است که اجرای واقعی تله‌پورت کوانتومی قابل‌بازپیکربندی در ۱۰۰ کانال را ممکن کرد.

🔸پژوهشگران برای نمایش عملکرد سامانه، یک الگوی تصویری به شکل حرف «Q» را نیز از طریق این کانال‌های موازی تله‌پورت کردند. فیدلیتی یا وفاداری حالت‌های بازیابی‌شده از حدود کلاسیکی متناظر بالاتر بود؛ نتیجه‌ای که نشان می‌دهد این معماری می‌تواند فراتر از یک نمایش ساده چندکاناله، برای کدگذاری، کنترل و پردازش حالت‌های کوانتومی فضایی در مقیاس بزرگ مورد استفاده قرار گیرد. پژوهشگران کاربردهای آینده آن را در انتقال موازی حالت‌های کوانتومی، شبکه‌های کوانتومی چندگرهی، پردازش توزیع‌شده اطلاعات کوانتومی و اجرای عملیات مبتنی بر تله‌پورت روی تعداد زیادی مُد می‌دانند.

🔹محدودیت اصلی آرایه ۱۰×۱۰ فعلی، توان پمپ در دسترس برای تقویت‌کننده پارامتری کم‌نویز بوده است. گروه پژوهشی انتظار دارد با لیزرهای پرقدرت‌تر و تقویت‌کننده‌های tapered بتوان تعداد کانال‌ها را افزایش داد. برنامه بعدی آن‌ها نیز فقط بزرگ‌تر کردن سامانه تله‌پورت نیست؛ بلکه بررسی همین معماری فضایی مقیاس‌پذیر برای تولید حالت‌های کوانتومی بزرگ‌تر و اجرای دیگر پروتکل‌های پردازش اطلاعات کوانتومی به‌صورت موازی است.


📎لینک خبر
‼️لینک مقاله در Physical Review Letters]

🔸🔸🔸🔸🔸🔸
🔗 Website
🔗 Telegram
🔗 LinkedIn

#اخبار #ارتباطات_کوانتومی