อุปกรณ์สามารถเริ่มต้นการทำงานอย่างรวดเร็วสู่อินเทอร์เน็ตควอนตัม
ในการวิจัยที่สามารถเริ่มต้นการทำงานอย่างรวดเร็วไปสู่อินเทอร์เน็ตควอนตัม นักวิจัยจาก MIT และมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ได้สร้างและทดสอบอุปกรณ์ขนาดเล็กอันประณีตที่สามารถทำให้ข้อมูลควอนตัมไหลอย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพในระยะทางไกล กุญแจสำคัญของอุปกรณ์นี้คือ "ไมโครชิปเล็ต" ที่ทำจากเพชร
โดยอะตอมคาร์บอนของเพชรบางส่วนจะถูกแทนที่ด้วยอะตอมของดีบุก การทดลองของทีมระบุว่าอุปกรณ์ดังกล่าวประกอบด้วยท่อนำคลื่นสำหรับแสงเพื่อนำข้อมูลควอนตัมแก้ปัญหาความขัดแย้งที่ขัดขวางการมาถึงของเครือข่ายควอนตัมขนาดใหญ่และปรับขนาดได้ ข้อมูลควอนตัมในรูปแบบของบิตควอนตัมหรือคิวบิต จะถูกรบกวนได้ง่ายจากสัญญาณรบกวนจากสิ่งแวดล้อม เช่น สนามแม่เหล็ก ที่ทำลายข้อมูล
ในแง่หนึ่ง เป็นที่พึงปรารถนาที่จะมีคิวบิตที่ไม่โต้ตอบกับสิ่งแวดล้อมอย่างรุนแรง อย่างไรก็ตาม ในทางกลับกัน คิวบิตเหล่านั้นจำเป็นต้องมีปฏิสัมพันธ์อย่างมากกับแสงหรือโฟตอน ซึ่งเป็นกุญแจสำคัญในการส่งข้อมูลไปในระยะทาง
นักวิจัยของ MIT และ Cambridge อนุญาตให้ทั้งคู่ร่วมกันรวม qubits สองประเภทที่ทำงานควบคู่กันเพื่อบันทึกและส่งข้อมูล นอกจากนี้ ทีมงานยังรายงานประสิทธิภาพสูงในการถ่ายโอนข้อมูลดังกล่าว
"นี่เป็นขั้นตอนสำคัญเนื่องจากแสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ในการรวมคิวบิตอิเล็กทรอนิกส์และนิวเคลียร์ไว้ในไมโครชิปเล็ต การบูรณาการนี้ตอบสนองความจำเป็นในการรักษาข้อมูลควอนตัมในระยะไกล ขณะเดียวกันก็รักษาปฏิสัมพันธ์ที่แข็งแกร่งกับโฟตอน ซึ่งเกิดขึ้นได้ผ่านการผสมผสานจุดแข็งของ ทีมมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์และเอ็มไอที” เดิร์ก เองลันด์ รองศาสตราจารย์ในภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้าและวิทยาการคอมพิวเตอร์ (EECS) ของเอ็มไอที และผู้นำทีมเอ็มไอที กล่าว Englund ยังอยู่ในเครือของห้องปฏิบัติการวิจัยวัสดุของ MIT
ศาสตราจารย์ Mete Atatüre ผู้นำทีมเคมบริดจ์กล่าวว่า "ผลลัพธ์ที่ได้คือผลลัพธ์ของความพยายามร่วมกันอย่างแข็งขันระหว่างทีมวิจัยทั้งสองทีมตลอดหลายปีที่ผ่านมา เป็นเรื่องดีที่ได้เห็นการผสมผสานระหว่างการทำนายทางทฤษฎี การผลิตอุปกรณ์ และการนำ การควบคุมด้วยแสงควอนตัมแบบใหม่ทั้งหมดในงานเดียว"
ทำงานในระดับควอนตัม
บิตของคอมพิวเตอร์สามารถมองได้ว่าเป็นอะไรก็ได้ที่มีสถานะทางกายภาพที่แตกต่างกันสองสถานะ เช่น "เปิด" และ "ปิด" เพื่อแสดงถึงศูนย์และหนึ่ง ในโลกที่เล็กเป็นพิเศษของกลศาสตร์ควอนตัม ควิบิต
"มีคุณสมบัติพิเศษที่แทนที่จะอยู่ในสถานะใดสถานะหนึ่งจากสองสถานะนี้ มันสามารถอยู่ในการซ้อนทับของทั้งสองสถานะ
ดังนั้นจึงสามารถอยู่ในทั้งสองสถานะนั้นได้ ในเวลาเดียวกัน” มาร์ติเนซกล่าว หลายคิวบิตที่พันกันหรือสัมพันธ์กัน สามารถแบ่งปันข้อมูลได้มากกว่าบิตที่เกี่ยวข้องกับการประมวลผลแบบทั่วไป ดังนั้นพลังศักย์ของคอมพิวเตอร์ควอนตัม
คิวบิตมีหลายประเภท แต่โดยทั่วไปสองประเภทจะขึ้นอยู่กับสปิน หรือการหมุนของอิเล็กตรอนหรือนิวเคลียส (จากซ้ายไปขวา หรือจากขวาไปซ้าย) อุปกรณ์ใหม่นี้เกี่ยวข้องกับทั้งคิวบิตอิเล็กทรอนิกส์และนิวเคลียร์
อิเล็กตรอนที่กำลังหมุนหรือคิวบิตอิเล็กทรอนิกส์มีปฏิสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อมได้ดีมาก ในขณะที่นิวเคลียสที่กำลังหมุนของอะตอมหรือคิวบิตนิวเคลียร์ไม่สามารถทำได้ "เราได้รวม qubit ที่เป็นที่รู้จักกันดีสำหรับการโต้ตอบกับแสงได้อย่างง่ายดายเข้ากับ qubit ที่เป็นที่รู้จักกันดีว่ามีความโดดเดี่ยวมาก และด้วยเหตุนี้จึงสามารถรักษาข้อมูลไว้ได้เป็นเวลานาน การรวมสองสิ่งนี้เข้าด้วยกัน เราคิดว่าเราจะได้รับประโยชน์สูงสุดจาก ทั้งสองโลก” มาร์ติเนซกล่าว
มันทำงานอย่างไร? “อิเล็กตรอน [คิวบิตอิเล็กทรอนิกส์] ที่หมุนวนไปตามเพชรสามารถติดอยู่ที่ข้อบกพร่องของดีบุกได้” แฮร์ริสกล่าว และควิบิตอิเล็กทรอนิกส์นี้สามารถถ่ายโอนข้อมูลไปยังนิวเคลียสดีบุกที่หมุนอยู่ ซึ่งก็คือคิวบิตนิวเคลียร์
“การเปรียบเทียบที่ฉันชอบใช้คือระบบสุริยะ” แฮร์ริสกล่าวต่อ “คุณมีดวงอาทิตย์อยู่ตรงกลาง นั่นคือนิวเคลียสของดีบุก จากนั้นคุณมีโลกหมุนรอบมัน และนั่นคืออิเล็กตรอน เราสามารถเลือกที่จะเก็บข้อมูลในทิศทางการหมุนของโลก นั่นคือควิบิตอิเล็กทรอนิกส์ของเรา หรือ เราสามารถจัดเก็บข้อมูลในทิศทางของดวงอาทิตย์ซึ่งหมุนรอบแกนของมันเองได้ นั่นคือควิบิตนิวเคลียร์"
โดยทั่วไปแล้ว แสงจะนำข้อมูลผ่านใยแก้วนำแสงไปยังอุปกรณ์ใหม่ ซึ่งรวมถึงท่อนำคลื่นรูปเพชรเล็กๆ หลายกองซ้อนกัน ซึ่งแต่ละอันเล็กกว่าเส้นผมมนุษย์ประมาณ 1,000 เท่า อุปกรณ์หลายตัวสามารถทำหน้าที่เป็นโหนดที่ควบคุมการไหลของข้อมูลในอินเทอร์เน็ตควอนตัม
งานที่อธิบายไว้ในNature Photonicsเป็นการทดลองกับอุปกรณ์ชิ้นเดียว "ท้ายที่สุดแล้ว อาจมีไมโครชิปได้หลายร้อยหรือหลายพันตัว" Martínezกล่าว ในการศึกษาปี 2020ที่ตีพิมพ์ในNatureนักวิจัยของ MIT รวมถึงผู้เขียนหลายคนในปัจจุบัน ได้บรรยายถึงวิสัยทัศน์ของพวกเขาเกี่ยวกับสถาปัตยกรรมที่จะช่วยให้สามารถบูรณาการอุปกรณ์ในวงกว้างได้
แฮร์ริสตั้งข้อสังเกตว่างานทางทฤษฎีของเขาได้ทำนายปฏิสัมพันธ์ที่รุนแรงระหว่างนิวเคลียสของดีบุกกับควิบิต อิเล็กทรอนิกส์ที่เข้า มา “มันมากกว่าที่เราคาดไว้ถึงสิบเท่า ดังนั้นฉันจึงคิดว่าการคำนวณอาจผิด จากนั้นทีมงานเคมบริดจ์ก็เข้ามาวัด และเป็นเรื่องดีที่เห็นว่าคำทำนายได้รับการยืนยันจากการทดลอง”
เห็นด้วยกับมาร์ติเนซ "ในที่สุดทฤษฎีและการทดลองก็ทำให้เรามั่นใจว่า [ปฏิสัมพันธ์เหล่านี้] กำลังเกิดขึ้นจริงๆ"
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
