شريحة فوتونية لتطوير المعالجات الكمومية

تشكل نتائج هذا البحث خطوة مهمة إلى الأمام في السباق لتطوير الكمبيوتر الكمي

قام باحثون من جامعة بريستول بتطوير شريحة ضوئية متعددة الأغراض قادرة على إنشاء وتغيير وقياس الظواهر الكمومية اللازمة لبناء أجهزة الكمبيوتر الكمومية المستقبلية. تشكل نتائج هذا البحث خطوة مهمة إلى الأمام في السباق لتطوير الكمبيوتر الكمي.

السمة الأساسية التي تمكن من تطوير الكمبيوتر الكمي هي التشابك الكمي - الاتصال بين جسيمين بعيدين وهو ما أطلق عليه أينشتاين "الحركة الغريبة على مسافة". وأظهر الباحثون من جامعة بريستول، ولأول مرة على الإطلاق، أنه يمكن إنتاج هذه الظاهرة المذهلة وتعديلها وقياسها بالكامل باستخدام شريحة سيليكون صغيرة. استخدم الباحثون أيضًا الرقاقة لقياس الظاهرة المعروفة باسم "الخليط" - وهو تأثير غير مرغوب فيه ينشأ من البيئة ويحدث غالبًا، ولكن يمكن الآن التحكم فيه واستغلاله لصالح توصيف الدوائر الكمومية، بالإضافة إلى بحث أساسي. مجال للفيزيائيين.

"من أجل بناء حاسوب كمي، لا نحتاج فقط إلى القدرة على التحكم في الظواهر المعقدة مثل التشابك والاختلاط، ولكننا نحتاج أيضًا إلى القدرة على القيام بذلك عن طريق شريحة يمكننا بداخلها إعادة إنتاج العديد من هذه الدوائر الصغيرة - يقول البروفيسور جيريمي أوبراين، مدير مركز الضوئيات الكمومية: "إنها تشبه إلى حد كبير أجهزة الكمبيوتر الحديثة الموجودة في السوق اليوم". "جهازنا يتيح ذلك ونعتقد أنه خطوة مهمة للأمام نحو تطوير الحوسبة الكمومية الضوئية."

حجم الشريحة، التي تجري العديد من التجارب التي عادة ما يتم إجراؤها بشكل فردي باستخدام جهاز بصري بحجم الطاولة، هو 70 × 30 ملم. وهي تتألف من شبكة من القنوات الصغيرة التي توجه وتوجه وتتفاعل مع الفوتونات المفردة - جزيئات الضوء. باستخدام ثمانية أقطاب كهربائية قابلة لإعادة التشكيل مدمجة في الدوائر نفسها، يمكن توجيه أزواج من الفوتونات وتشابكها للحصول على أي حالة تشابك محتملة لفوتونين أو أي حالة مختلطة محتملة لفوتون واحد.

يقول أحد الباحثين، الذي شارك نتائج البحث المنشورة في المجلة العلمية Nature Photonic: "الوضع ليس مثاليًا إذا كان الكمبيوتر الكمي الخاص بك قادرًا على أداء مهمة واحدة محددة فقط". "نحن نفضل تطوير جهاز يمكن إعادة ترتيبه ويكون قادرًا على أداء مجموعة واسعة من المهام، بطريقة مشابهة لسطح المكتب الذي يعمل على أجهزة الكمبيوتر الشخصية لدينا اليوم - هذه القدرة على إعادة الترتيب هي ما نفضله." وقد أثبتت الآن. ويعد هذا الجهاز أكثر تعقيدا بعشر مرات من التجارب السابقة التي أجريت باستخدام هذه التقنية. إنه أمر رائع لأننا قادرون على إجراء تجارب مختلفة عليه مباشرة باستخدام شريحة واحدة."

ويعمل الباحثون الآن، الذين عملوا على تطوير رقائق الفوتون الكمومية على مدى السنوات الست الماضية، على تعديل تعقيد الجهاز إلى المستوى التجاري، ويختبرون قدرة هذه التكنولوجيا على العمل بمثابة لبنة بناء لأجهزة الكمبيوتر الكمومية. مستقبل.

أخبار الدراسة