İnqrid Fadelli , Phys.org tərəfindən

Sadie Harley tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

İsti rabitə kanalı vasitəsilə mikrodalğalı kvant vəziyyətlərini ötürə bilən ifrat keçirici kvant şəbəkəsinin konsepsiya illüstrasiyası. Müəllif: Zhongai Li.

Kvant rabitə sistemləri, dolaşıqlıq kimi kvant mexaniki hadisələrdən istifadə edərək şəbəkədəki cihazlar arasında məlumat ötürmək üçün yeni həllərdir. Dolaşıqlıq, məsafədə belə vahid bir vəziyyəti paylaşan iki və ya daha çox hissəcik arasında əlaqəni nəzərdə tutan kvant effektidir ki, birini ölçmək digərinə dərhal təsir edir.

Əksər kvant sistemləri kimi, kvant rabitə şəbəkələri də ətraf mühitdəki dəyişikliklərə və pozuntulara, yəni səs-küyə çox həssasdır. Temperaturdakı təsadüfi dəyişikliklər, eləcə də istiliyin (yəni istilik səs-küyünün) yaratdığı təsadüfi enerji kvant şəbəkəsindəki əlaqələri poza bilər və bu da kvant vəziyyətlərinin etibarlı ötürülməsini çətinləşdirir.

Çinin Şençjen şəhərindəki tədqiqatçılar mikrodalğalı fotonlara, aşağı enerjili işıq hissəciklərinə və ifrat keçirici ötürmə xəttinə əsaslanan kvant şəbəkəsi nümayiş etdiriblər. Onların “Nature Electronics” jurnalında dərc olunmuş məqaləsində bu şəbəkədə istilik səs-küyünü azaltmaq üçün perspektivli bir yanaşma təqdim olunur və bu da uzaq cihazlar arasında kvant vəziyyətlərinin etibarlı ötürülməsinə imkan verir.

“Müasir yüksək performanslı kompüterlər güclərini bir çox prosessoru klasterlərdə birləşdirməklə əldə edirlər”, məqalənin həmmüəllifi Youpeng Zhong Phys.org-a bildirib.

“Kvant hesablamalarında da oxşar bir fikir ortaya çıxır: birdən çox kvant prosessorunu şəbəkəyə birləşdirmək böyük və güclü kvant maşınlarının qurulmasını asanlaşdıra bilər. Superkeçirici kvant dövrələri hazırda kvant hesablamaları üçün ən perspektivli platformalardan biridir, lakin onlar arasında şəbəkələrin qurulması unikal bir çətinlik yaradır.”Superkeçirici kvant prosessorları arasında istilik-səs-küyə davamlı mikrodalğalı kvant əlaqəsini nümayiş etdirmək üçün istifadə edilən eksperimental qurğu. Müəllif: Jiawei Qiu.

Kvant rabitə sistemlərində, ifrat keçirici kvant dövrələri mikrodalğalı fotonlardan istifadə edərək kvant məlumatı daşıyır. Bu işıq hissəcikləri az enerji saxladıqları üçün istilik səs-küyünə çox həssas olduqları məlumdur.

“Buna görə də prosessorlar və superkeçiricilərə əsaslanan rabitə kanalları adətən mütləq sıfıra yaxın temperaturda işləməlidir”, – deyə Çjonq bildirib. “Bu tələb genişmiqyaslı superkeçirici kvant şəbəkələrini bahalı və texniki cəhətdən tələbkar edir. İşimizi aşağıdakı sual motivasiya edirdi: mikrodalğalı kvant siqnalları daha isti mühitdən keçə biləcək qədər davamlı edilə bilərmi?”

Perspektivli superkeçirici əsaslı mikrodalğalı kvant şəbəkəsi

Zhong və həmkarları tərəfindən aparılan tədqiqatın əsas məqsədi, sistemdə kvant koherentliyini qoruyarkən mikrodalğalı kvant siqnallarının yüksək temperaturlu ötürmə xətti boyunca da etibarlı şəkildə ötürülə biləcəyini göstərmək idi. Kvant koherentliyi, ətraf mühitin səs-küyündən narahat olmadan dolaşıq hissəciklərin kvant davranışlarını saxlamasına imkan verən xüsusiyyətdir.

“Tətbiq etdiyimiz yanaşma bir neçə nisbətən sadə ideyanı birləşdirir”, – deyə Zhong izah etdi.

“Əvvəlcə, aşkar etdik ki, superkeçirici ötürmə xətləri daha isti temperatur mərhələlərindən keçdikdə belə aşağı itkini saxlaya bilir. Faydalı bir bənzətmə yüksək keyfiyyətli su borusudur: o, təkcə içindəki suyun sızmasının qarşısını almır, həm də çirklənmənin içəri sızmasının qarşısını alır.”

“Kanalın özünün təmiz qala biləcəyini bildikdən sonra, növbəti çətinlik isti kanalın içərisində artıq mövcud olan istilik səs-küyünü aradan qaldırmaq idi.”

Kvant şəbəkələrində artıq mövcud olan istilik səs-küyünü aradan qaldırmaq üçün tədqiqatçılar mikrodalğalı fotonları (yəni kanalı) daşıyan ötürmə xəttini istiliyi uda bilən, həmçinin soyuq sink kimi tanınan bir obyektə qoşdular.

Radiasiya soyutması adlanan proses vasitəsilə istənməyən qızdırılan fotonlar təbii olaraq soyuq obyektə axır və bu obyekt su anbarı kimi xidmət edir. Bu, rabitə xəttini istilik səs-küyündən təmizləyir.

Təəssüf ki, radiasiya soyutma prosesi ötürülməsi nəzərdə tutulan kvant siqnallarını da aradan qaldıracaqdı. Bunun baş verməsinin qarşısını almaq üçün Zhong və həmkarları, əsasən klapan kimi fəaliyyət göstərən, dövrənin müxtəlif hissələri arasındakı əlaqələrin möhkəmliyini idarə edən cihazlar olan tənzimlənən muftalardan istifadə etdilər.

“Əvvəlcə kanalı istilik səs-küyündən boşaltmaq üçün klapanı açırıq, sonra onu bağlayırıq və kanal istilik səs-küyü ilə “çirklənməzdən” əvvəl kvant siqnalını tez bir zamanda ötürürük”, – deyə Çjonq bildirib.

“Sxemimiz intuitivdir və itkiyə səbəb ola biləcək komponentlərin əlavə edilməsindən qaçınır. Bu metoddan istifadə edərək, kvant vəziyyətlərini ötürərkən və uzaqdan superkeçirici kubitlər arasında dolaşıqlıq yaradaraq kanal temperaturunu 4 K-yə qədər qaldıra bildik.”

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 .

Mümkün tətbiqlər və gələcək tədqiqat istiqamətləri

Superkeçirici dövrələrə əsaslanan kvant rabitə sistemləri adətən yalnız bütün sistem daimi olaraq son dərəcə aşağı temperaturda qaldıqda işləyir. Digər tərəfdən, bu tədqiqat qrupu tərəfindən təqdim edilən yanaşma, superkeçiricilərə əsaslanan mikrodalğalı kvant rabitə sisteminin daha yüksək temperaturlarda işləməsinə imkan verir.

“Bu, böyük ifratkeçirici kvant şəbəkələrinin qurulmasının mürəkkəbliyini və dəyərini xeyli azalda bilər”, – deyə Çjonq bildirib.

“İlkin sınaqlarımızda, 1 K kanal temperaturunda 93,6% dəqiqliklə uzaqdan dolaşıqlıq yarada bildik . Bu performans tamamilə millikelvin temperaturunda aparılan ən müasir nümayişlərlə müqayisə edilə bilər və ən əsası, paylanmış kvant xətasının korreksiyası üçün tələb olunan interfeys həddini aşır.”

“4 K-yə qədər yüksək temperatura çatmaq xüsusilə cəlbedicidir, çünki bu helium temperatur rejimi yüksək soyutma gücü və aşağı qiymətlə əldə edilə bilər.”

Gələcəkdə bu son tədqiqat mikrodalğalı-optik çeviricilərin , mikrodalğalı fotonları optik fotonlara çevirən və kvant məlumatlarını uzun məsafələrə ötürmək üçün zəruri olan, optik liflərdən istifadə edən cihazların inkişafı üçün yeni imkanlar aça bilər.

Komanda ümid edir ki, onların səyləri uzaq cihazlar arasında məlumatın sürətli ötürülməsinə imkan verən yeni vəd edən kvant rabitə şəbəkələrinin reallaşdırılmasına yol açacaq.

Zhong bildirib ki, “Qrupumuz praktiki superkeçirici kvant şəbəkələri qurmaq məqsədi ilə paylanmış kvant hesablamalarına diqqət yetirib. Bu iş göstərir ki, istilik mikrodalğalı əlaqələri mümkün olsa da, ilk prototip kimi hələ də təkmilləşdirilməli yer var.”

Zhong və həmkarlarının ilkin nümayişlərində istifadə etdikləri eksperimental qurğu kvant şəbəkəsini kvant çipinin özündəki istilik səs-küyündən etibarlı şəkildə qorumur. Çip səviyyəli istilik səs-küyü əsas səhv mənbəyi olduğundan, tədqiqatçılar tezliklə kvant prosessorlarının bu səs-küyə qarşı dayanıqlığını artırmaq istəyəcəklər.

“Gələcəkdə daha böyük paylanmış kvant sistemləri qurmağı ümid edirik – təkcə ifrat keçirici prosessorları bir-birinə bağlayan şəbəkələr deyil, həm də ifrat keçirici dövrələri digər kvant platformaları ilə əlaqələndirən hibrid sistemlər. İnanırıq ki, bu cür hibrid arxitekturalar təkcə hər hansı bir texnologiya ilə əldə edilməsi çətin olan imkanları aça bilər”, – deyə Çjonq əlavə edib.

Müəllifimiz İnqrid Fadelli tərəfindən sizin üçün yazılmış, Sadie Harley tərəfindən redaktə edilmiş və Robert Egan tərəfindən faktlar yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmişdir — bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Bu reportaj sizin üçün vacibdirsə, xahiş edirik ianə etməyi düşünün (xüsusilə aylıq). Təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .