نجح باحثو جامعة أكسفورد في تطوير ذاكرة كمية مرنة في عقدة شبكة كمية أيون محاصر. تم نشر هذا التصميم الرائد للذاكرة في ورقة Physical Review Letters ويُعتقد أنه قادر على تخزين المعلومات لفترات طويلة على الرغم من نشاط الشبكة المستمر.
 |
| مكون الشبكة الكمومية بجامعة أكسفورد "أليس". يتم جمع فوتون واحد متشابك مع أيون السترونشيوم المحصور داخل حجرة التفريغ بواسطة عدسة موضوعية. ديفيد Nadlinger هو الفضل. |
وفقًا لبيتر درموتا ، الباحث المشارك في الدراسة ، "نحن نقوم بإنشاء شبكة من أجهزة الكمبيوتر الكمومية التي تستخدم الأيونات المحاصرة للاحتفاظ بالبيانات الكمية ومعالجتها. لربط أجهزة المعالجة الكمومية ، نستخدم فوتونات مفردة يطلقها أيون ذري ونستخدم الكم التشابك بين هذا الأيون والفوتونات ".
تعتبر الأيونات المحاصرة ، وهي جسيمات ذرية مشحونة محصورة في الفضاء باستخدام المجالات الكهرومغناطيسية ، وسيلة شائعة لتحقيق الحسابات الكمومية. وفي الوقت نفسه ، تُستخدم الفوتونات أو جزيئات الضوء عادةً لنقل البيانات الكمية بين العقد البعيدة. كان درموتا وفريقه يستكشفون إمكانية دمج الأيونات المحاصرة مع الفوتونات لإنتاج تقنيات كمية أكثر قوة.
وفقًا لتقرير صدر مؤخرًا في مجلة Physical Review Letters ، صمم باحثون في جامعة أكسفورد ذاكرة كمومية قوية للغاية في عقدة شبكة كمومية محتجزة. يعمل فريق البحث ، بقيادة بيتر درموتا ، على إنشاء شبكة من أجهزة الكمبيوتر الكمومية يمكنها تخزين المعلومات الكمية ومعالجتها.
استخدم العلماء الأيونات المحاصرة لتخزين المعلومات الكمومية والفوتونات المفردة لربط أجهزة المعالجة الكمومية. في التجربة الأخيرة ، قاموا بدمج قوة أيونات السترونشيوم والفوتونات ، وذكريات أيونات الكالسيوم طويلة الأمد ، لتوليد تشابك عالي الجودة بين أيون السترونشيوم والفوتون وتخزينه في أيون كالسيوم قريب.
يعد إنشاء ذاكرة كمية في عقدة الشبكة أمرًا صعبًا لأن الذاكرة يجب أن تكون متينة مقابل نشاط الشبكة المتزامن. حقق فريق البحث ذلك من خلال التأكد من أن الذاكرة كانت معزولة للغاية عن الشبكة ، مع وجود آلية سريعة وموثوقة في نفس الوقت تربط الذاكرة بالشبكة عند الضرورة.
 |
| عرض داخل حجرة التفريغ ، حيث نستخدم الحقول الكهربائية والليزر لالتقاط أيونات السترونشيوم والكالسيوم. ديفيد Nadlinger هو المسؤول عن الصور. |
طور درموتا وفريقه ذاكرة كمومية باستخدام نوعين ذريين مختلفين - السترونشيوم والكالسيوم - لتقليل الحديث المتبادل أثناء إنشاء ارتباط بالشبكة. تسمح بنية الأنواع المختلطة بالحديث المتبادل المحدود واكتشاف الأخطاء في الوقت الفعلي ، فضلاً عن التبريد المتسلسل.
لربط الشبكة والذاكرة ، استخدموا بوابات متشابكة مختلطة الأنواع. تم تحسين وقت التماسك باستخدام الكالسيوم -43 ، الذي يحتوي على انتقالات غير حساسة للمجالات المغناطيسية ويزيل الأخطاء الناتجة عن ضوضاء المجال المغناطيسي. وفي الوقت نفسه ، يعد السترونتيوم -88 مثاليًا لتوليد الفوتونات للتواصل ، ولكنه حساس لضوضاء المجال المغناطيسي.
تمكن الباحثون من إطالة التشابك بين أيون الذاكرة والفوتون عن طريق نقل المعلومات الكمومية من السترونتيوم -88 الحساس إلى الكالسيوم -43 القوي في هندسة الأنواع المختلطة.
حقق الباحثون أكثر من 10 ثوانٍ من الحفاظ على التشابك ، وهو ما لا يقل عن 1000 مرة أطول من أيون السترونشيوم العاري والفوتون. علاوة على ذلك ، يمكن إعادة استخدام أيون السترونشيوم لإنتاج المزيد من الفوتونات المتشابكة ، مع الحفاظ على دقة التشابك بين الذاكرة والفوتون السابق ، مما يحقق المتانة ضد نشاط الشبكة. تم تحقيق ذلك من خلال دمج العديد من التقنيات الصعبة التي تم تطويرها مسبقًا في إعدادات منفصلة على مدار عدة سنوات في تجربة واحدة.
أنشأ الدكتور بيتر درموتا وفريقه في جامعة أكسفورد ذاكرة كمية داخل عقدة شبكة كمية أيون محاصرة يمكنها تخزين المعلومات لفترات طويلة من الوقت على الرغم من نشاط الشبكة المستمر.
قام الفريق بدمج قدرات أيونات الكالسيوم والسترونشيوم لخلق تشابك عالي الجودة بين أيون السترونشيوم والفوتون وتخزين هذا التشابك في أيون الكالسيوم القريب ، مما يحقق عزلة قصوى بين الذاكرة والشبكة. في الاختبارات الأولية ، أثبتت الذاكرة الكمومية أنها قوية للغاية ، مما يحافظ على التشابك بين أيون محاصر وفوتون لمدة 10 ثوانٍ على الأقل.
يمكن أن يكون عرض الفريق لهذه الذاكرة الكمومية معلمًا هامًا في تحقيق معالجة المعلومات الكمية الموزعة وتمهيد الطريق لأنظمة الحوسبة الكمية القابلة للتطوير.
المصدر : scienceinter
