สูตรตัวเร่งปฏิกิริยาสําหรับการเปลี่ยนสถานะควอนตัม
โดยมหาวิทยาลัยวอร์ซอ
A catalytic recipe for transforming quantum states
การเปลี่ยนแปลงตัวเร่งปฏิกิริยาผ่านการดําเนินงานในท้องถิ่นและการสื่อสารแบบคลาสสิก เครดิต: ศูนย์เทคโนโลยีแสงควอนตัมมหาวิทยาลัยวอร์ซอ
นักฟิสิกส์ควอนตัมที่มหาวิทยาลัยวอร์ซอได้ค้นพบแอปพลิเคชันใหม่สําหรับการเร่งปฏิกิริยาควอนตัมซึ่งเทียบเท่ากับตัวเร่งปฏิกิริยาทางเคมีที่ใช้ในอุตสาหกรรมซึ่งเผยให้เห็นว่าตัวเร่งปฏิกิริยาควอนตัมมีประโยชน์ในการตั้งค่ามากกว่าที่รู้จักกันก่อนหน้านี้ ความก้าวหน้าสามารถพิสูจน์ได้ว่ามีความสําคัญในเครือข่ายการกระจายคีย์ควอนตัมในอนาคตหรือการประมวลผลควอนตัมแบบกระจาย
ทีมนักฟิสิกส์ควอนตัมจากศูนย์เทคโนโลยีแสงควอนตัมมหาวิทยาลัยวอร์ซอโปแลนด์ได้พบทางออกที่สมบูรณ์สําหรับปัญหาการเป็นพิษว่าการเปลี่ยนแปลงตัวเร่งปฏิกิริยาจากสถานะควอนตัมเริ่มต้นหนึ่งไปสู่สถานะควอนตัมที่ต้องการเป็นไปได้หรือไม่ ผลการศึกษาของพวกเขา - เผยแพร่เมื่อวันที่ 5 ตุลาคม 2021 ในจดหมายตรวจสอบทางกายภาพ- พิสูจน์ยูทิลิตี้ของตัวเร่งปฏิกิริยาในการส่งเสริมกระบวนการควอนตัมและวัดปริมาณการพัวพันที่มีอยู่สําหรับการประมวลผลข้อมูลควอนตัม ความก้าวหน้านี้เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีควอนตัมใด ๆ ที่เกี่ยวข้องกับห้องปฏิบัติการที่อยู่ห่างไกลสองแห่งขึ้นไป ตัวอย่างเช่นเครือข่ายการกระจายคีย์ควอนตัมหรือการประมวลผลควอนตัมแบบกระจาย
พัวพันเป็นคุณสมบัติที่สําคัญของกลศาสตร์ควอนตัมและแน่นอนเทคโนโลยีควอนตัมส่วนใหญ่ได้รับการพัฒนา ในรูปแบบที่ง่ายที่สุดมันเกิดขึ้นเป็นความสัมพันธ์ระหว่างสองฝ่ายที่ห่างไกลอลิซและบ๊อบกล่าวว่า เท่าใดระบบควอนตัมที่กําหนดจะพัวพันจะได้รับจากเอนโทรปีพัวพัน ของมัน และนี้ให้ข้อมูลเกี่ยวกับวิธีการที่มีประสิทธิภาพการสื่อสารควอนตัมระหว่างอลิซและบ๊อบ
ก่อนงานนี้เอนโทรปีพัวพันมีความหมายเฉพาะเมื่อทั้งสองฝ่ายแลกเปลี่ยนสัญญาณมากมายเช่นเดียวกับอเล็กซานเดอร์ Streltsov ผู้เขียนร่วมของกระดาษควบคู่ไปกับ Tulja Varun Kondra และ Chandan Datta อธิบายว่า: "ถ้าคุณพลิกเหรียญเพียงครั้งเดียวแล้วแม้ว่าคุณจะรู้ว่าเหรียญมีความยุติธรรมคุณจะไม่รู้อะไรเกี่ยวกับผลลัพธ์ของการพลิก - เอนโทรปีมีความหมายเท่านั้น " เขา บอก. " ในทํานองเดียวกันกับเอนโทรปีที่พัวพันถ้าอลิซและบ๊อบแบ่งปันเพียงหนึ่งอินสแตนซ์ของรัฐควอนตัมเอนโทรปีไม่ได้มีความหมายมากนัก"
เพื่อเอาชนะสิ่งนี้ทีมนานาชาติได้แนะนําตัวเร่งปฏิกิริยาที่พัวพันเข้ากับส่วนผสมในทางทฤษฎี
เช่นเดียวกับตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้ในอุตสาหกรรมเพื่อเพิ่มอัตราการเกิดปฏิกิริยาทางเคมีโดยไม่บริโภคตัวเองในกระบวนการตัวเร่งปฏิกิริยาที่พัวพันเป็นระบบควอนตัมที่ไม่เปลี่ยนแปลงโดยกระบวนการภายใต้การพิจารณา แต่มีอิทธิพลต่อกระบวนการเพื่อให้สามารถเปลี่ยนแปลงที่เป็นไปไม่ได้หากไม่มีพวกเขา ตัวอย่างเฉพาะของตัวเร่งปฏิกิริยาที่พัวพันที่ก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงถูกนําไปข้างหน้าในช่วงต้นปี 1999 แต่ก่อนหน้านี้ยังไม่ทราบมาก่อนว่ารัฐควอนตัมอื่น ๆ ที่สามารถทําได้โดยการเพิ่มตัวเร่งปฏิกิริยา
Streltsov และผู้ทํางานร่วมกันในทางทฤษฎีพิสูจน์แล้วว่าในการปรากฏตัวของตัวเร่งปฏิกิริยาที่เหมาะสมเอนโทรปีพัวพันมีความหมายทางกายภาพแม้ว่าจะมีเพียงอินสแตนซ์เดียวของรัฐควอนตัมบริสุทธิ์ที่มีอยู่และในความเป็นจริงเอนโทรปีพัวพันเป็นลักษณะการเปลี่ยนแปลงในสถานการณ์นี้อย่างสมบูรณ์ จากนี้นักวิจัยแสดงวิธีทํานายว่าการเปลี่ยนแปลงใดที่เป็นไปได้จริงหรือไม่ "เราพบทางออกที่สมบูรณ์สําหรับปัญหาว่าการเปลี่ยนแปลงตัวเร่งปฏิกิริยาเป็นไปได้หรือไม่" Streltsov ยืนยัน
ความรู้ใหม่นี้มีแอปพลิเคชั่นในอนาคตที่ใช้งานได้จริงมากมาย ตัวอย่างเช่นในการเข้ารหัสควอนตัมหากอลิซและบ๊อบต้องการสร้างการสื่อสารที่ปลอดภัยพวกเขาสามารถแบ่งปันสิ่งที่เรียกว่าซิงเกิล ซิงเกิลเป็นสถานะควอนตัมที่ดีที่สุดของสองบิตควอนตัม (qubits) ถ้าอลิซถือหนึ่งใน qubits และบ๊อบอื่น ๆ แล้วโดยการดําเนินการโปรโตคอลบางอย่างพวกเขาสามารถแยกคีย์ที่ปลอดภัยอย่างสมบูรณ์แบบ ผลงานของ Streltsov และเพื่อนร่วมงานให้วิธีที่จะรู้ว่ารัฐควอนตัมใดที่สามารถเปลี่ยนเป็นซิงเกิ้ลและต่อมาใช้โดยอลิซและบ๊อบ
Streltsov และเพื่อนร่วมงานได้ใช้วิธีการของพวกเขาในงานข้อมูลควอนตัมที่ซับซ้อนมากขึ้นกว่าการเปลี่ยนสถานะควอนตัมหนึ่งไปอีกรัฐหนึ่งเช่นกันเปิดเผยว่าตัวเร่งปฏิกิริยาสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการรวมรัฐควอนตัมซึ่งเป็นวิธีการส่งข้อมูลที่ดีที่สุดโดยใช้การพัวพันและการสื่อสารแบบคลาสสิก ในบรรดาการใช้งานอื่น ๆ ผลลัพธ์ที่ใช้เพื่อแสดงว่าตัวเร่งปฏิกิริยาที่พัวพันทําให้สถานะที่มีเสียงดังมีประโยชน์ในการเข้ารหัสควอนตัมอย่างไร "หากมีเสียงรบกวนมากในรัฐในที่สุดโปรโตคอลการเข้ารหัสควอนตัมมาตรฐานจะไม่ให้ผลลัพธ์ที่ดีแก่คุณ" Streltsov แต่ถ้ากระบวนการได้รับการปรับปรุงโดยการเพิ่มตัวเร่งปฏิกิริยาที่พัวพันที่ปลายแต่ละด้านพูดใยแก้วนําแสงที่มีเสียงดัง qubits สามารถแลกเปลี่ยนได้โดยไม่ต้องเสียกระบวนการ "แม้ว่าเส้นใยจะเสียงดังมาก แต่ด้วยสิ่งนี้เราสามารถบรรลุประสิทธิภาพที่ดีมาก" Streltsov
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
