يعد هذا البحث جزءًا من برنامج المعالج الكمي الضوئي في CQC2T. يعمل مركز التميز على تطوير أساليب متوازية باستخدام المعالجات الضوئية ومعالجات السيليكون في سباق تطوير أول نظام للحوسبة الكمومية
طور العلماء شريحة فوتونية طوبولوجية لمعالجة المعلومات الكمومية، مما يعد بخيار أكثر قوة لأجهزة الكمبيوتر الكمومية القابلة للتطوير.
وأظهر فريق البحث بقيادة الدكتور ألبرتو بروزو من جامعة RMIT، لأول مرة، أنه من الممكن تشفير ومعالجة ونقل المعلومات الكمومية من مسافة بعيدة باستخدام الدوائر الطوبولوجية على شريحة. تم نشر البحث في Science Advances.
يمكن أن يؤدي هذا الاختراق إلى تطوير مواد جديدة وجيل جديد من أجهزة الكمبيوتر وفهم أعمق للعلوم الأساسية.
بالتعاون مع علماء من Politecnico di Milano وETH Zurich، استخدم الباحثون الضوئيات الطوبولوجية - وهو مجال سريع التطور يهدف إلى دراسة فيزياء المراحل الطوبولوجية للمادة في سياق بصري مبتكر - لبناء شريحة ذات "مقسم شعاع" و إنشاء بوابة كمومية فوتونية عالية الدقة.
يقول بروزو، الباحث الرئيسي في مركز ARC للتميز: "نتوقع أن تصميم الشريحة الجديدة سيفتح الطريق أمام دراسة التأثيرات الكمومية في المواد الطوبولوجية وإلى عصر جديد من المعالجة الكمومية القوية طوبولوجيًا في تكنولوجيا الضوئيات المتكاملة". حاصل على دكتوراه في الحوسبة الكمومية وتكنولوجيا الاتصالات (CQC2T) ومدير مختبر الضوئيات الكمومية في RMIT.
يقول بروزو: "تتميز الضوئيات الطوبولوجية بأنها لا تتطلب مجالات مغناطيسية قوية، كما أنها تتمتع بخصائص تماسك العظام العالي، والعمل في درجة حرارة الغرفة، وسهولة التعامل معها".
"هذه متطلبات أساسية لتوسيع نطاق أجهزة الكمبيوتر الكمومية."
وبتكرار تجربة Hong-Ou-Mandel (HOM) الشهيرة - حيث تأخذ فوتونين، المكونين النهائيين للضوء، وتخلق تشابكًا بينهما وفقًا لقوانين ميكانيكا الكم - تمكن الفريق من استخدام الشريحة الضوئية لإثبات، ولأول مرة، يمكن أن تخضع الحالات الطوبولوجية للتشابك الكمي بدقة عالية.
يقع تشابك HOM في قلب حساب الكم البصري، وهو حساس جدًا للأخطاء. يمكن للحالات المحمية طوبولوجيًا أن تضيف قوة إلى الاتصالات الكمومية، عن طريق تقليل الضوضاء والعيوب الشائعة في تكنولوجيا الكم. وهذا جذاب بشكل خاص لمعالجة المعلومات الكمومية البصرية.
"ركزت الدراسات السابقة على الضوئيات الطوبولوجية باستخدام ضوء الليزر "الكلاسيكي"، الذي يتصرف مثل الموجة الكلاسيكية. وقال المؤلف الرئيسي جان لوك تامبيسكو، وهو طالب دكتوراه في RMIT: "هنا نستخدم فوتونات مفردة، والتي تتصرف وفقًا لميكانيكا الكم".
يعد إثبات التشابك الكمي بدقة عالية بمثابة مقدمة لنقل البيانات بدقة باستخدام فوتونات مفردة في الاتصال الكمي - وهو عنصر أساسي في شبكة الكم العالمية.
يقول بروزو: "يجمع هذا العمل بين مجالين مزدهرين هما تكنولوجيا الكم والعوازل الطوبولوجية ويمكن أن يؤدي إلى تطوير مواد جديدة وجيل جديد من أجهزة الكمبيوتر والعلوم الأساسية".
يعد هذا البحث جزءًا من برنامج المعالج الكمي الضوئي في CQC2T. ويعمل مركز التميز على تطوير أساليب متوازية باستخدام المعالجات الضوئية ومعالجات السيليكون في السباق لتطوير أول نظام للحوسبة الكمومية.
أنشأ باحثون أستراليون في CQC2T ريادة عالمية في مجال المعلومات الكمومية. وبعد تطوير تقنيات فريدة للتعامل مع المادة والضوء على مستوى الذرات والفوتونات الفردية، أظهر الفريق الكيوبتات بأكبر قدر من الدقة وأطول وقت تماسك في الحالة الصلبة، والذاكرة الكمومية ذات أطول عمر في العالم، والذاكرة الكمومية ذات أطول عمر في العالم. القدرة على تشغيل خوارزميات صغيرة الحجم على الكيوبتات الضوئية.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
تعليقات 2
سلام
سؤال حول مبدأ أساسي في ميكانيكا الكم يتعلق بإمكانية نقل المعلومات بين العناصر المترافقة مثل الإلكترونات التي تكون على مسافة كبيرة جدًا من بعضها البعض بشكل فوري عن طريق قياس اتجاه دوران الاثنين في وقت واحد.
على افتراض أنه من الممكن من حيث المبدأ التحكم في اتجاه الدوران عن طريق وضع الإلكترون في مجال مغناطيسي ذو اتجاه محدد، فمن الممكن اعتمادا على وقت قياسه وقياس إلكترونه المترافق (باستخدام تزامن الساعة في كلا الموقعين)، لنقل المعلومات المشفرة الخاضعة للرقابة على الفور.
أحب أن أسمع المراجع
التي
تعد الحوسبة الكمومية ركيزة مهمة جدًا في التقدم في جودة الذكاء الاصطناعي. هناك العديد من المتشككين حول قدراتها اليوم. الحوسبة الكمومية تقربنا من 15 مليار خلية عصبية، وهو العدد الموجود في دماغنا.
لنفترض أن هناك 50 QBIT. وهذا يعني أن هناك 2 أس 50 عملية متوازية. يتم ضرب هذا بتردد الساعة 3X10^9 عمليات في الثانية.
سوف نقوم بضرب هذا في الحوسبة المتوازية. تضم بطاقة NVIDIA اليوم 3584 معالجًا. لا يوجد واحد في كوانتوم، ولكن سيكون هناك.
يمكنك الوصول إلى قوة حسابية تتضاعف مع كل QBIT. بالطبع هناك حاجز ضوضاء كمي، ولا يمكنك فقط إضافة QBIT.
والأكثر من ذلك، أن التشابك يتم حاليًا عن طريق أشعة الليزر والتبريد بالنيتروجين، وهو النظام الذي تبيعه شركة IBM.
المضاعف التالي هو أنه في تقديري هناك حوالي مليون فريق يبحثون في الذكاء الاصطناعي في تقدير لا يتجاوز حجمه مع خطأ 10X صعودًا وهبوطًا، أوافق على أن تقدم الذكاء، وليس الذكاء التطبيقي، هم الذين يبحثون ربما بضعة آلاف. ويبقى أن فهمنا لفهمنا محدود اليوم. وأنا أتفق مع ذلك. والخلايا العصبية
ربما تكون الخلايا العصبية الاصطناعية التي نستخدمها بعيدة عن الخلايا العصبية الطبيعية. بل والأكثر من ذلك أن الرؤية النظامية الكاملة مفقودة. ولكن عندما تعمل العديد من الفرق عليها، فهي عبارة عن شبكة عصبية في حد ذاتها، شبكة من العلماء.
حتى أنني حصلت مؤخرًا على جهاز كمبيوتر لإجراء مثل هذه الحسابات، وما زلت ضئيلًا في عالم التعلم الآلي. ما أردت قوله هو مدى توفر الحوسبة غير الكمومية لعدد أكبر من الأشخاص. أحصل على التمويل من خلال الفهم التطبيقي. البحث
أطروحة بينا أقوم بها بدون تمويل في هذه المرحلة.