AZ 
Ultra nazik metasəth kvant dolaşıqlığını yarada və istiqamətləndirə bilər
İnqrid Fadelli tərəfindən , Phys.org
Sadie Harley tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib
Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin
Hazırlanmış metasəthlərin skan edilmiş elektron mikroqrafı (oblik görünüş). Hər bir nanokuboidin yan ölçüsü təxminən 100 nm-dən 325 nm-ə qədər, hündürlüyü isə 500 nm-dir. Müəllif: Gao və digərləri.
Kvant texnologiyaları, kvant mexaniki təsirlərindən istifadə edərək məlumatları emal edən, saxlayan, aşkarlayan və ya ötürən cihazlar və sistemlər, müxtəlif vəzifələrdə klassik texnologiyalardan daha yaxşı nəticə göstərmək potensialına malikdir. Kvant mühəndisliyi sahəsində davam edən bir araşdırma, sözdə kvant internetinin reallaşdırılmasıdır: bugünkü internetə konseptual olaraq analoji olan, uzaq qovşaqların ortaq kvant resursları, xüsusən də kvant dolaşıqlığı vasitəsilə birləşdirildiyi bir şəbəkə.
Çinin Nanjing Universiteti və Elm və Texnologiya Universitetinin tədqiqatçıları bu məqsədə töhfə verə biləcək yeni ultra nazik metasəth hazırlayıblar. Bu səth işığın davranışını idarə edə, eyni zamanda bir çox kanalda dolaşıqlıq yarada və istiqamətləndirə bilər.
Physical Review Letters jurnalında dərc olunmuş məqalədə təqdim olunan bu metasəth, indiyə qədər miqyaslı və inteqrasiya olunmuş kvant texnologiyalarının inkişafı üçün perspektivli olduğunu sübut etmişdir.
“Bu iş kvant texnologiyasında uzun müddətdir davam edən bir çətinlikdən – bir çox istifadəçini etibarlı şəkildə birləşdirə bilən kvant interneti qurmaq axtarışından irəli gəlib”, – məqalənin baş müəllifləri Ruwen Peng və Mu Wang Phys.org-a bildiriblər.
“Bugünkü internet optik liflərdən keçən işığa əsaslandığı kimi, gələcək kvant interneti də dolaşıq foton cütlərinə — bir-birindən uzaqda olsalar belə, xüsusiyyətləri bağlı qalan işıq hissəciklərinə əsaslanacaq. Bu dolaşıq fotonlar kvant teleportasiyası, təhlükəsiz rabitə və paylanmış kvant hesablamaları kimi vəzifələr üçün vacibdir.”
Kvant cihazları şəbəkələrində məlumat adətən dolaşıqlıq kimi tanınan kvant effekti vasitəsilə ötürülür.
Kvant dolaşıqlığı iki və ya daha çox hissəcik arasında əlaqəni nəzərdə tutur ki, bu da onların fərdi kvant vəziyyətlərinin, hətta bir-birindən uzaqda olsalar belə, dolaşıq olduqları digər hissəciklərin vəziyyətindən müstəqil şəkildə təsvir edilə bilməyəcəyini təmin edir.Tək bir metasəth ilə polyarizasiya dolaşıqlığının yaranma, çevrilmə və paylanma sxemi. Uzanan “8” dolaşıqlığı simvollaşdırır. Ortoqonal xətti polyarizasiya vəziyyətinə malik iki foton | HV⟩ N-kanal metasəthində işıqlanır. Seçimdən sonrakı hər bir kanal cütlüyündə çıxış vəziyyəti Bell 𝛹± və ya 𝜙± vəziyyətindədir. Müəllif: Gao və başqaları.
Əvvəllər dolaşıq fotonların (yəni işıq hissəciklərinin) generasiyası və paylanması üçün təklif olunan yanaşmaların əksəriyyəti böyük optik komponentlərə və ya digər mürəkkəb eksperimental qurğulara əsaslanır. Bu, onların geniş miqyasda tətbiqini çətinləşdirir, eyni zamanda kompakt və portativ cihazlara inteqrasiyasının qarşısını alır.
“Məqsədimiz dolaşıqlığı yaratmaq və yaymaq üçün daha sadə və daha kompakt bir yol tapmaq idi – ideal olaraq tək bir passiv optik elementdən istifadə etmək”, – deyə Penq və Vanq bildiriblər.
Komandanın son səyləri
Tədqiqatçıların son tədqiqatı etibarlı kvant texnologiyaları yaratmaq üçün istifadə edilə bilən ultra nazik və nanostrukturlu metasəthlər inkişaf etdirmək üçün əvvəlki səylərinə əsaslanır. 2020-ci ildə tədqiqatçılar eyni vaxtda bir neçə işığın polyarizasiya vəziyyətini yarada bilən bir metasəth təqdim etdilər. İki il sonra, onlar artıq dolaşıq fotonları istənilən yollarla istiqamətləndirə bilən bir metasəth mühəndisliyi edərək bu ideyanı kvant optikasına da genişləndirdilər .
“Növbəti addım metasəthin daha güclü bir şey edə biləcəyini nümayiş etdirmək idi: sadəcə manipulyasiya etmək əvəzinə, dolaşıqlığın özünü yarada bilər”, – deyə Penq və Vanq bildiriblər.
“Yeni məqaləmizdə, əvvəlcə dolaşıq olmayan iki fotonun, diqqətlə hazırlanmış tək bir metasəthdən keçərək dolaşıq şəkildə ortaya çıxa biləcəyini nümayiş etdiririk – sadəcə struktur daxilindəki kvant müdaxiləsi səbəbindən.”
Penq, Vanq və həmkarları tərəfindən hazırlanmış yeni metasəth millimetrin cəmi onda bir hissəsinə bərabərdir və şüşə üzərində yerləşdirilmiş nanoölçülü silikon sütunlardan ibarətdir . Fərqli polyarizasiyaya malik iki foton (yəni, işığın rəngi və ya intensivliyi ilə deyil, istiqaməti ilə əlaqəli daxili xüsusiyyət) ondan keçdikdə, bu səth onları birdən çox çıxış yoluna bölür.
“Kvant müdaxiləsi səbəbindən, fotonlar seçilmiş hər hansı bir cüt yolda ortaya çıxdıqda, yaxşı müəyyən edilmiş dolaşıq vəziyyət əmələ gətirirlər”, – deyə Penq və Vanq izah etdilər. “Təcrübəmizdə yeddi çıxış yolu 21 dolaşıq foton cütü yaradır və bunların hamısı kvant dolaşıqlığını bölüşür.”
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 .
Yeni metasurface-in əsas dizaynı və üstünlükləri
Tədqiqatçılar tərəfindən hazırlanmış kompakt və ultra nazik metasəth, eyni anda bir çox kanalda dolaşıqlıq yarada və paylaya bilər, hamısı tək bir cihazda. Xüsusilə, əlavə böyük optik komponentlər və ya mürəkkəb qurğular tələb etmir.
Tədqiqatçılar bildiriblər ki, “Biz əvvəlcə metasəthləri böyük optik komponentləri əvəz etmək üçün dizayn etmişik. Zamanla eyni strukturların yalnız kvant işığını manipulyasiya edə bilməyəcəyini, həm də müdaxilə yolu ilə dolaşıqlıq yarada biləcəyini anladıq. Bu, birbaşa bu işə gətirib çıxardı.”
Komandanın metasəthi, şüşə üzərində dəqiq bir naxışa uyğun olaraq düzülmüş işığın dalğa uzunluğundan xeyli kiçik olan silikon sütunlardan ibarətdir. Bu metasəthin eni millimetrin yalnız bir hissəsi olsa da, tam hüquqlu miniatür optik dövrə kimi çıxış edir.
Penq və Vanq izah etdilər ki, “Metasəthin birdən çox çıxış kanalı var və hər biri düşən fotonların polyarizasiyasını manipulyasiya etmək üçün dalğa lövhəsi kimi fəaliyyət göstərir”.
” Ortoqonal polyarizasiyası olan iki foton metasəthə eyni anda düşəndə, kvant müdaxiləsinə məruz qalırlar. Nəticədə, seçimdən sonra hər bir kanal cütlüyündəki çıxış vəziyyəti polyarizasiya ilə dolaşıq Bell vəziyyətidir.”
Yeni metasəthin ən diqqətəlayiq xüsusiyyəti, müdaxilə prosesi vasitəsilə dolaşıqlıq yaratmasıdır. İki foton səthdən çıxdıqda, onlar müəyyən bir dolaşıq vəziyyətdədirlər.
“Cihazımızı qurmaq üçün səthi nanometr dəqiqliyi ilə naxışlamaq üçün qabaqcıl nano istehsal üsullarından istifadə etdik və bütün yolların dizayn edildiyi kimi müdaxilə etməsini təmin etdik”, – deyə Penq və Vanq bildiriblər.
“Daha sonra onun işini addım-addım yoxladıq: əvvəlcə hər çıxış yolunun fərqli bir polyarizasiya transformasiyasını yaratdığını göstərməklə və nəhayət, kvant ölçmələri vasitəsilə fərqli yollardan olan foton cütlərinin həqiqətən dolaşıq olduğunu təsdiqləməklə.”
Tək bir cihazda optika və dolaşıqlığın paylanması
Penq, Vanq və həmkarları tərəfindən təqdim edilən lövhə kimi nazik metasəth, kvant şəbəkəsi boyunca dolaşıqlığı etibarlı şəkildə yarada və paylaya bilərkən, böyük optik komponentləri əvəz edə bilər.
“Biz göstərdik ki, tək, ultra nazik optik səth həm kvant dolaşıqlığı yarada, həm də onu eyni anda bir çox istifadəçi arasında paylaya bilər”, – deyə Penq və Vanq bildiriblər. “Ənənəvi olaraq, bu iki tapşırıq bir çox ayrı optik komponentlərin – məsələn, şüa bölücülərinin və dalğa lövhələrinin – diqqətlə hizalanması və sabitləşdirilməsini tələb edir. Biz bütün bu mürəkkəbliyi tək kompakt metasəthlə əvəz edirik.”
Tədqiqatçılar cihazlarını bir sıra ilkin sınaqlarda qiymətləndirdilər və göstərdilər ki, o, 21 fərqli kanal cütü arasında dolaşıqlığı paylaya bilir. Xüsusilə, metasəthin iki fotonlu dolaşıqlığın dörd əsas növünün hamısını yaratdığı aşkar edildi.
“Prinsipcə, səthi yenidən dizayn etməklə bu rəqəmləri daha yüksək səviyyəyə çatdırmaq olar”, – deyə Penq və Vanq bildiriblər.
“Kvant şəbəkələri böyüdükcə istifadəçilər arasında əlaqələrin sayı sürətlə artır və ənənəvi optik yanaşmalar praktiki olaraq mümkün olmur. Nəticələrimiz göstərir ki, metasəthlər kompakt, passiv və möhkəm cihazlardan istifadə edərək tam bağlı kvant şəbəkələri qurmaq üçün yeni bir yol təklif edir.”
Gələcək imkanlar və tədqiqat istiqamətləri
Bu yaxınlarda aparılan tədqiqat, kvant məlumatlarının emalı üçün diqqətlə hazırlanmış nanostrukturlu səthlərin potensialını vurğulayır və göstərir ki, onlar həm optik elementlər, həm də dolaşıqlığın birbaşa mühəndisliyi üçün xidmət edə bilər.
Gələcəkdə, Penq, Vanq və onların həmmüəllifləri tərəfindən yaradılan metasəth daha da təkmilləşdirilə və real həyatda daha asan yerləşdirilə bilən daha kiçik və sabit çip miqyaslı kvant rabitə sistemləri yaratmaq üçün istifadə edilə bilər.
“Bu işə əsaslanaraq, uzunmüddətli məqsədimiz kvant dolaşıqlığını laboratoriya qabiliyyətindən tətbiq oluna bilən texnologiyaya çevirməkdir”, – deyə Penq və Vanq bildiriblər.
“Gələcək tədqiqatların bir istiqaməti portativ, qoşulub işləyə bilən dolaşıq foton mənbəyinin – əsasən kvant informasiya sistemləri üçün “İsveçrə Ordusu bıçağı”nın hazırlanması olacaq. Belə bir cihaz təhlükəsiz rabitə və kvant şəbəkəsindən tutmuş sensor və metrologiyaya qədər geniş tətbiq sahələrinə inteqrasiya edilə bilən standartlaşdırılmış dolaşıq modul təmin edə bilər.”
Növbəti tədqiqatlarında tədqiqatçılar həmçinin metasəthin dolaşıqlıq generasiya imkanlarını artırmağa çalışacaqlar və eyni zamanda marşrutlaşdırmanı dəstəkləmək üçün onu fotonik çiplə inteqrasiya edəcəklər. Bu, onun gələcək istehsalına və kommersiyalaşdırılmasına daha da kömək edəcək və genişmiqyaslı kvant şəbəkələrinin reallaşdırılması potensialını artıracaq.
“Daha geniş şəkildə desək, metasəth əsaslı kvant fotonika, yarımkeçirici istehsalı ilə uyğun bir platforma təklif edir və laboratoriya nümayişlərindən möhkəm, istehsal edilə bilən kvant cihazlarına qədər real bir yol təklif edir”, – deyə Penq və Vanq əlavə ediblər.
“Biz bugünkü klassik fotonik komponentlər kimi istehsal edilə, inteqrasiya edilə və yerləşdirilə bilən standartlaşdırılmış, çip miqyaslı dolaşıq modullara doğru irəliləyirik.”
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 .
Nəşr detalları
Yajun Gao və digərləri, Metasəthdə Müdaxilə ilə İnduksiya Edilmiş Dolaşıqlıq Mühəndisliyi, Fiziki İcmal Məktubları (2026). DOI: 10.1103/mzmv-7×98 .
Jurnal məlumatları: Fiziki icmal məktubları
Əsas anlayışlar
Kvant rabitəsi, protokollar və texnologiyaNanostrukturlarOptik materiallar və elementlər
© 2026 Science X Network
