ابداع یک تکنیک جدید برای ذخیره بیشتر اطلاعات در رایانه های کوانتومی

دانشمندان تکنیک قدرتمندی را ابداع کرده اند که به رایانه های کوانتومی اجازه می دهد اطلاعات بسیار بیشتری را در فوتون های نور ذخیره کنند.

به گزارش تکناک، این تیم موفق شد هشت سطح از داده ها را در فوتون ها رمزگذاری کند و آن ها را به راحتی بخواند، که نشان دهنده یک جهش نمایی نسبت به سیستم های قبلی است.

رایانه‌های سنتی اطلاعات را در بیت‌های باینری ذخیره و پردازش می‌کنند که می‌توانند مقدار صفر یا یک را داشته باشند. کامپیوترهای کوانتومی این قدرت را با بیت‌های کوانتومی یا کیوبیت‌ های خود که می‌توانند مقادیر صفر، یک یا هر دو را همزمان نگه دارند، به شدت افزایش می‌دهند. اما نسخه نوظهور کیوبیت ها که با نام کودیت (qudits) شناخته می شود، بازی را بیش از پیش ارتقا داد.

کودیت ها به جای دو مقدار مانند کیوبیت، از نظر تئوری می توانند حاوی ده ها مقدار مختلف باشند که پتانسیل پردازش و ذخیره سازی داده ها را تا حد زیادی افزایش می دهد. بهتر از آن، کودیت ها در برابر نویزهای خارجی که می توانند کیوبیت ها را مختل کنند، انعطاف پذیرتر هستند.

اما، البته، یک نکته وجود دارد: اندازه گیری و بازخوانی داده های ذخیره شده در کودیت ها دشوار است. بنابراین برای مطالعه جدید، محققان آزمایشگاه ملی Oak Ridge، دانشگاه پوردو و EPFL تکنیکی را برای تولید و خواندن کودیت ها با اطمینان بیشتر توسعه داده اند. آنها در آزمایش‌های خود کودیت هایی تولید کردند که هر کدام می‌توانست تا هشت سطح اطلاعات را در خود جای دهد و آنها را به صورت جفت درهم‌تنیده تا یک فضای کوانتومی ۶۴ بعدی ایجاد کنند. این تیم می‌گوید که این میزان چهار برابر بیشتر از مطالعات قبلی است.

آزمایش‌ها با تابش لیزر به یک تشدیدگر میکروحلقه‌ای آغاز می‌شوند که یک ساختار دایره‌ای کوچک است که جفت‌های فوتون با حالت‌های هشت بعدی تولید می‌کند. فرکانس‌های رنگی این جفت‌ها در هم تنیده شده‌اند و فضای کوانتومی ایجاد می‌کنند که از نظر تئوری می‌تواند تا ۶۴ برابر مقدار داده را در خود نگه دارد.
محققان از یک مدولاتور فاز الکترواپتیک برای مخلوط کردن فرکانس های مختلف نور به روش های مختلف استفاده کردند، سپس یک شکل دهنده پالس فاز این فرکانس ها را اصلاح کرد. این ابزارها قبلاً اغلب در مخابرات استفاده می شوند، اما در این مورد، تیم عملیات را به صورت تصادفی انجام داد. این امر انواع مختلفی از همبستگی‌های فرکانسی را ایجاد می‌کند که دانشمندان سپس با استفاده از روش‌ها و شبیه‌سازی‌های آماری آن‌ها را تجزیه و تحلیل کردند تا آن‌هایی را که برای سیستم‌های اطلاعات کوانتومی بهترین کارآمد هستند، بیابند.
در آزمایش‌های آتی، این تیم قصد دارد این فوتون‌های درهم‌تنیده را به سمت فیبرهای نوری بفرستد تا چیزهایی مانند انتقال از راه دور کوانتومی و مبادله درهم تنیدگی را آزمایش کنند که پروتکل‌های مفیدی برای ارتباطات کوانتومی خواهند بود.