İnqrid Fadelli tərəfindən , Phys.org

redaktə edən: Gaby Clark , rəy verən: Robert Egan

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Həlqəvi boşluğa qoşulmuş atomlar üçün sxematik qrafik. Düşmüş fotonlar atomlarla qarşılıqlı təsirdən sonra müxtəlif istiqamətlərdə ötürülür və ya əks olunur və bu da dolaşıqlığın yaranmasını xəbər verir. Yan kubik massivlərdən boşluq birləşmə zonasına daşınan atomlar gələcək kvant qarşılıqlı əlaqələri üçün miqyaslı bir arxitektura təsəvvür edir. Kreditlər: Dr. Sumit Goswami.

Kvant texnologiyaları, kvant mexaniki effektlərindən istifadə edərək işləyən cihazlar və sistemlər bəzi vəzifələri istənilən klassik texnologiyadan daha etibarlı və səmərəli şəkildə həll edə bilər. Son illərdə bəzi tədqiqatçılar əsasən bir neçə bağlı kiçik kvant prosessorlarından ibarət olan kvant kompüterlərinin ölçüsünü artırmaq üçün kvant şəbəkələri yaratmağa çalışırlar.

Kvant şəbəkəsindəki cihazlar dolaşıqlıq vasitəsilə bir-birinə bağlıdır. Bu kvant effekti sayəsində uzaq kvant hissəcikləri ayrılmaz şəkildə bir-birinə bağlanır və vahid korrelyasiya vəziyyətini paylaşırlar. Müxtəlif atom kvant kompüterləri arasında dolaşıqlıq yaratmağın bir yolu atom-boşluq interfeysindən, yəni atomların optik boşluq daxilində işıqla qarşılıqlı təsir göstərdiyi sistemdən istifadə etməkdir.

İyirmi ildən çox əvvəl Orhus Universitetinin iki fiziki, şəbəkədə cihazları etibarlı şəkildə birləşdirən yüksək keyfiyyətli dolaşıq vəziyyətlər yaratmaq üçün hazırlanmış bir protokol təqdim etdi. Potensialına baxmayaraq, vəziyyət oyma (SC) protokolu kimi tanınan bu çərçivənin yalnız 50%-də uğurlu olduğu aşkar edildi və bu da onun geniş miqyasda tətbiqinin qarşısını aldı.

Tayvandakı Academia Sinica tədqiqatçıları, Harvard Universitetinin digər əməkdaşlarının köməyi ilə, bu protokolun modifikasiya edilmiş versiyasını hazırladılar ki, bu da atomlar və fotonlar arasında daha yüksək səmərəliliklə demək olar ki, mükəmməl bir dolaşıqlığa nail ola bilər.

“Physical Review Letters” jurnalında dərc olunmuş məqalədə təqdim edilən yenidən işlənmiş protokol yüksək inkişaf etmiş və ya bahalı avadanlıq tələb etmir və potensial olaraq kvant interneti də daxil olmaqla böyük kvant şəbəkələrinin reallaşmasına töhfə verə bilər.

“Səmərəli və yüksək dəqiqlikli dolaşıqlıq generasiyası üzrə son işimiz, ilk müəllif, o dövrdə doktorantura təhsili alan Sumit Qosvami ilə qrupumuzdakı kollec tələbəsi Çenq-Hsuan Çien arasında əməkdaşlıqdan yaranan QST – də dərc olunmuş əvvəlki məqalələrimizdən birindən ilhamlanmışdır”, – məqalənin baş müəllifi Hsiang-Hua Jen Phys.org-a bildirib.

” QST-nin sözdə SC texnikasından istifadə edərək klaster hallarının miqyaslana bilən generasiyası üzərində işindən sonra Sumit atomlarla iki dəfə qarşılıqlı təsir göstərmək üçün yalnız bir fotondan istifadə edərək bu əla ideyanı ortaya atdı və bu da prinsipcə vahid ehtimalı ilə mükəmməl bir dolaşıqlıq generasiyasına gətirib çıxardı.”

Dəyişdirilmiş SC protokolu

Əslində, Qosvami, Çien, Cen və həmkarları orijinal SC protokolu tərəfindən istifadə edilən iki fotonun əvəzinə atomlarla iki dəfə qarşılıqlı təsir göstərən tək bir foton istifadə edərək dolaşıqlıq yaratdılar. Bu sadə modifikasiya boşluq interfeyslərində etibarlı dolaşıqlıq yaratmağa imkan verə bilər ki, bu da modul kvant hesablama sistemləri və kvant şəbəkələri yaratmaq üçün istifadə edilə bilər.

Qosvami izah etdi ki, “SC, bir-biri ilə birbaşa qarşılıqlı təsir göstərə bilməyən uzaq atomları dolaşdırmaq üçün istifadə olunur”.

“Bunun əvəzinə, iki atom optik boşluğa birləşir və orada hər ikisi boşluğa düşən fotonlarla qarşılıqlı təsir göstərir. Qarşılıqlı təsir sadədir: foton ya boşluğa buraxılır, ya da ən azı bir atomun boşluğa birləşib-birləşməməsindən asılı olaraq əks olunur.”

Bu atom-foton qarşılıqlı təsiri sayəsində atomlar nəticədə özləri ilə yanaşı fotonlarla da dolaşırlar. Foton aşkarlama texnikalarından istifadə edərək foton vəziyyətlərini ölçməklə komandanın protokolu atomların müəyyən dolaşmış vəziyyətlərə “çökməsinə” imkan verir.

Qosvami izah etdi ki, “Biz heykəltəraş kimi davranırıq, atomları mükəmməl dolaşıq vəziyyətə gətirmək/yıxmaq üçün istənməyən kvant vəziyyətlərini “oyub” çıxarırıq. SC 2003-cü ildə Sørensen və Mølmer tərəfindən kəşf edilib , lakin köhnə SC üsulları vaxtın 50%-də uğursuz olub, çünki fotonları iki dəfə dolaşıq hala salmaq və aşkar etmək lazım olub. Son aşkarlamadan əvvəl aralıq foton aşkarlanması ehtimal itkisinə səbəb olub.”

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

Orijinal SC protokolundan fərqli olaraq, komandanın modifikasiya edilmiş versiyası ölçmədən əvvəl tək bir fotonun atomlarla iki dəfə qarşılıqlı təsir göstərməsinə səbəb olur. Buna işıq yolunda tək bir fotonu optik boşluğa əks etdirən güzgü kimi sadə dəyişikliklərdən istifadə etməklə nail olunur.

“Bu yanaşma həmçinin fotonu boşluğa və boşluqdan yönəltmək üçün mövcud aşağı itkili və miqyaslı şəkildə istehsal olunan kommutasiya texnologiyaları ilə uyğundur”, – deyə eksperimental tətbiqin mümkünlüyü ilə bağlı məsləhətləşən Neil Sinclair bildirib.

Qosvami bildirib ki, “Yeni yanaşmamızın əsas üstünlüyü onun səmərəliliyidir, çünki prinsipcə dizaynımız demək olar ki, mükəmməl bir uğur təmin edir”.

“Yanaşmamız yüksək dərəcədə mürəkkəb eksperimental sistemlərə ehtiyac olmadan çox yüksək dəqiqliyə nail olur, yəni hətta aşağı keyfiyyətli optik boşluqlarla belə olduqca yaxşı işləyir. Potensialını nümayiş etdirmək üçün, fotonların səpələnməsini və siqnal itkisini nəzərə alaraq, protokolun real, qeyri-ideal eksperimental şəraitdə performansını hərtərəfli modelləşdirdik.”

Orta dərəcədə kooperativliyə malik boşluqlardan istifadə edərkən (yəni, atomların və işığın onların daxilində nə qədər güclü qarşılıqlı təsir göstərdiyini göstərən bir ölçü), komandanın modifikasiya edilmiş SC protokolunun 99,9% dəqiqliklə dolaşıqlığı həyata keçirdiyi aşkar edilmişdir. Xüsusilə, foton mübadiləsi qapısı sxemləri kimi digər boşluq vasitəçiliyi ilə yanaşmalar müqayisə edilə bilən dəqiqlik səviyyələrinə nail olmaq üçün əhəmiyyətli dərəcədə daha yüksək kooperativliyə malik boşluqlar tələb edirdi.

Harvard həmmüəllifi Qrinkemeyer tərəfindən araşdırılan üsullara bənzər üsullardan istifadə edərək Sinkler bildirib ki, “Bu orta səviyyəli əməkdaşlıq, kvant kompüterinin ölçüsünü artırmaq üçün boşluq güzgülərinin sürətlə istehsal olunmasına imkan verir”.

Kvant internetinin reallaşdırılması istiqamətində bir addım

Tədqiqatçılar tərəfindən aparılan təcrübələrdə onların yenilənmiş protokolunun orijinal SC protokolunun məhdudiyyətlərini aradan qaldırdığı və atom-foton dolaşıqlığını daha etibarlı və səmərəli şəkildə təmin etdiyi aşkar edilmişdir. Gələcəkdə bu, digər boşluqlardan istifadə etməklə daha da qiymətləndirilə və kvant şəbəkələrinin reallaşdırılmasına tətbiq oluna bilər.

Qosvami bildirib ki, “Atom-boşluq sistemi ilə iki dəfə qarşılıqlı təsir göstərən tək bir fotonu ayrı-ayrı foton aşkarlamalarına etibar etmək əvəzinə zərif şəkildə istifadə etməklə, bərpa olunmayan ehtimal itkisindən tamamilə qaçınırıq. Bu dizaynın əsas praktik nəticəsi, boşluq kooperativliyi cəmi 34 olan aşağı keyfiyyətli boşluqdan istifadə etməklə 0,999-a bərabər müstəsna dolaşıqlıq dəqiqliyinə nail olmaqdır.”

Qosvami, Çien, Cen və həmkarları tərəfindən təqdim edilən yenidən işlənmiş protokol tezliklə möhkəm kvant qarşılıqlı əlaqələri qurmaq və müxtəlif kvant cihazlarını və ya komponentlərini birləşdirmək üçün istifadə edilə bilər. Daha kiçik kvant prosessorlarının daha böyük bir sistem yaratmaq üçün birləşdirildiyi modul kvant kompüterlərinin yaradılması üçün möhkəm kvant qarşılıqlı əlaqələri vacibdir.

Qosvami bildirib ki, “Biz həmçinin səmərəli SC istifadə edərək genişmiqyaslı birtərəfli kvant kompüterlərinin necə səmərəli şəkildə hazırlanmasını təklif etdik. Kvant internetinin qurulmasında kvant qarşılıqlı əlaqələri də çox vacib olacaq. Kvant yaddaşları arasında daha yaxşı kvant qarşılıqlı əlaqələri kvant təkrarlayıcı qovşaqlarını gücləndirəcək. Kvant yaddaşları, kvant kompüterləri və kvant sensorları arasında möhkəm kvant qarşılıqlı əlaqələri vacib olacaq.”

“Bu, paylanmış kvant hesablamaları, kor kvant hesablamaları və ya paylanmış kvant sensorları kimi kvant internet tətbiqlərini reallığa çevirəcək .”

Tədqiqatçılar hazırda protokollarını uyğunlaşdırmağı və potensialını daha da nümayiş etdirmək üçün daha geniş çeşiddə fiziki sistemlərə tətbiq etməyi planlaşdırırlar. Eyni zamanda, onlar protokollarını real kvant prosessorları və şəbəkələrində tətbiq etməyə imkan verəcək kvant mühəndisləri ilə fəal əməkdaşlıq axtarırlar.

Sinkler qeyd etdi ki, “Ümid edirik ki, bu təbliğat buna kömək edəcək, çünki hazırkı formada protokol eksperimental olaraq mümkündür”.

Müəlliflər tezliklə protokollarının əhatə dairəsini genişləndirməyə və müxtəlif tətbiqlər üçün potensialını araşdırmağa çalışacaqlar. Xüsusilə, onlar protokolları ilə qurulan yüksək keyfiyyətli əlaqələri daha mürəkkəb kvant şəbəkə arxitekturalarına və daha inkişaf etmiş modulyar hesablama tapşırıqlarına tətbiq etməyə çalışacaqlar.

Qosvami əlavə edib ki, “Bu praktik tətbiqlərlə yanaşı, protokolun daxili dəqiqlik məhdudiyyətlərini və nəzəri sərhədlərini daha dərindən anlamaq üçün onu daha fundamental şəkildə araşdırmağı planlaşdırırıq. Həm tətbiqi, həm də fundamental aspektləri əhatə etməklə, bu metodu gələcək qlobal kvant interneti üçün təməl alətə çevirməyi ümid edirik.”

Müəllifimiz İnqrid Fadelli tərəfindən sizin üçün yazılmış, Qeb Klark tərəfindən redaktə edilmiş və Robert İqan tərəfindən faktlar yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmiş bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Əgər bu reportaj sizin üçün vacibdirsə, xahiş edirik ianə etməyi (xüsusilə aylıq) nəzərdən keçirin. Təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .

Nəşr detalları

S. Goswami və digərləri, Yüksək Əməkdaşlıq olmadan Boşluq QED-də Səmərəli və Yüksək Sədaqətli Dolaşıqlıq, Fiziki İcmal Məktubları (2026). DOI: 10.1103/n9wg-k6q9 . ArXiv- də DOI: 10.48550/arxiv.2505.02702

Jurnal məlumatları: Fiziki İcmal Məktubları , arXiv  

Əsas anlayışlar

Soyuq atomlar və maddə dalğalarıOptik və mikrodalğalı hadisələrKvant rabitəsi, protokollar və texnologiya

© 2026 Science X Network