على مدار تاريخ الحوسبة الكمومية، تحسن زمن تماسك الكيوبتات فائقة التوصيل ــ أي الوقت الذي تحتفظ فيه بمعلوماتها الكمومية ــ بشكل كبير. أحد التحسينات الرئيسية يأتي من وضع الكيوبتات فائقة التوصيل داخل تجاويف مرنان الموجات الدقيقة ثلاثية الأبعاد، والتي تحافظ على حالة الكيوبت عن طريق تشفيرها في الفوتونات المخزنة في التجويف.
في دراسة حديثة، قام باحثون من معهد وايزمان للعلوم في إسرائيل بتوسيع حدود هذه الطريقة من خلال عرض إعداد كيوبت تجويفي ثلاثي الأبعاد جديد مع وقت تماسك فوتون واحد يبلغ 34 مللي ثانية (ms). يعد وقت التماسك الطويل أمرًا أساسيًا لتحقيق عمليات كيوبت منخفضة الأخطاء (وبالتالي تقليل الأجهزة المطلوبة لتحمل الخطأ)، ويحطم وقت التماسك الجديد الرقم القياسي السابق بأكثر من مرتبة.
تعتبر البتات الكمومية حساسة للغاية لبيئاتها، وتفقد المعلومات بسهولة بسبب الضوضاء. وللحفاظ على حالات الكيوبت لفترة أطول، تحول الباحثون إلى تجاويف مرنان الموجات الدقيقة كشكل من أشكال أجهزة التخزين. وكما يوحي اسمها، فإن هذه التجاويف عبارة عن هياكل ثلاثية الأبعاد تشتمل على مساحة مجوفة مصممة لاستيعاب شريحة الكيوبت فائقة التوصيل وفوتونات الموجات الدقيقة التي تتفاعل معها. من خلال عملية تشفير تتضمن تطبيق نبضات موجات صغرية محددة، يتم نقل حالة الكيوبت إلى حالة التجويف وتخزينها هناك. بمجرد مرور الفترة المطلوبة، يتم استرداد الحالة عن طريق تشفيرها مرة أخرى في جهاز الإرسال. وبالتالي يلعب التجويف دورًا حاسمًا في التحكم وقياس الكيوبت الموجود داخله.
بالنسبة للتطبيقات العملية في معالجة المعلومات الكمومية، يجب أن يكون التجويف قادرًا على تخزين الحالة الكمومية لفترات طويلة. ومع ذلك، فإن تحقيق ذلك ليس بالأمر السهل بسبب عوامل خارجية مختلفة. نظرًا لأنها أصغر جسيمات الضوء، فمن الصعب حصر الفوتونات، كما أنها تُفقد بسهولة. تعد الاضطرابات في شريحة الكيوبت الموضوعة داخل التجويف مصادر مهمة لتخميد الفوتون وفك الترابط. يؤدي تكوين طبقة أكسيد غير مرغوب فيها على سطح التجويف إلى تقليل عمر الفوتون.
هندسة تصميم تجويف جديد
بقيادة سيرج روزنبلوم, فابيان لافونت, أوفير ميلول, باركاي جوتيل, أوري جولدبلات و نيتسان خان، وايزمان فريق تغلب وزملاؤه على هذه التحديات من خلال تصميم تجويف النيوبيوم فائق التوصيل ومنخفض الفقد، والذي يدعم كيوبتًا أحادي الفوتون طويل العمر. واستخدموا النيوبيوم عالي النقاء لتصنيع جزأين منفصلين من التجويف، ثم قاموا لاحقًا بلحام الأجزاء معًا لمنع تسرب الفوتونات. كما قاموا بإزالة الأكسيد والملوثات السطحية عن طريق تلميع التجويف كيميائيًا.
يبدو الهيكل الناتج قليلاً مثل مظلة مفتوحة، مع هندسة نصف إهليلجية تتطور إلى دليل موجي ضيق حيث سيكون مقبض المظلة. مثل طبق هوائي الأقمار الصناعية، الذي له سطح منحني يعكس موجات الراديو نحو النقطة المحورية له، فإن البنية الإهليلجية للتجويف تركز المجال الكهرومغناطيسي في مركز السطح المسطح للنصف الآخر من التجويف (انظر الصورة).
يقول روزنبلوم: بمجرد أن قام الفريق بتحضير التجويف، "كان التحدي الأكبر هو دمج البت الكمي فائق التوصيل في التجويف دون التقليل من عمر الفوتون في التجويف". "هذا يعيدنا إلى عملية التوازن سيئة السمعة في الأنظمة الكمومية بين إمكانية التحكم من جانب والعزلة من الجانب الآخر."
حقق الباحثون هذا التوازن من خلال وضع حوالي ملليمتر واحد فقط من شريحة الإرسال داخل التجويف الإهليلجي، بينما تم وضع الباقي داخل الدليل الموجي. يقلل هذا التكوين من الخسائر الناجمة عن الرقاقة. ومع ذلك، فإن تعرض التجويف المحدود للرقاقة يؤدي إلى إضعاف التفاعل بين التجويف والترانسمون، لذلك عوض الباحثون ذلك عن طريق تطبيق نبضات موجات صغرية قوية لتشفير حالة الكيوبت في التجويف.
الاستفادة من تجويف الذاكرة الكمومية وتصحيح الخطأ الكمي
بفضل هذا التصميم المبتكر للتجويف، حقق الباحثون عمرًا للفوتون الواحد يبلغ 25 مللي ثانية ووقت تماسك قدره 34 مللي ثانية. يعد هذا تحسنًا كبيرًا مقارنة بالتجويف الحديث السابق، والذي كان وقت تماسكه حوالي 2 مللي ثانية.
كما أظهر روزنبلوم وزملاؤه طريقة لتصحيح الأخطاء تُعرف باسم تصحيح الخطأ الكمي البوسوني، حيث يتم تخزين معلومات الكيوبت بشكل متكرر في فوتونات متعددة تشغل التجويف (ما يسمى بحالات قطة شرودنغر). وهذا يحافظ على حالة الكيوبت الهشة من خلال تخزينها في العديد من فوتونات التجاويف، وليس فقط عدد قليل منها. والعيب هو أنه مع زيادة عدد الفوتونات المخزنة، يزداد معدل فقدان الفوتون. وعلى الرغم من هذا القيد، حقق فريق وايزمان حالات قطة شرودنغر بحجم 1024 فوتونًا. يتوافق هذا مع متوسط عدد 256 فوتونًا، وهو أكبر بعشر مرات من العروض السابقة، وهو تقدم ملحوظ يمكن أن يحسن أداء تصحيح الخطأ الكمي البوسوني.
تصل البتات الكمومية من Cat إلى مستوى جديد من الاستقرار
ومع عمر الفوتون الذي يزيد بمقدار أربع مرات عن الوقت اللازم لعمليات البوابة، يوفر هذا الاختراق وقتًا كافيًا للتحكم في الكيوبت قبل أن يفقد المعلومات. وبالنظر إلى المستقبل، يقول روزنبلوم إن هدف الفريق هو إجراء عمليات كمية على هذه التجاويف بدقة غير مسبوقة، أو احتمالية النجاح. والجدير بالذكر أنه يذكر أنه بعد نشر الدراسة في PRX الكم، قام الفريق بمضاعفة عمر الفوتون الفردي إلى 60 مللي ثانية، مما يشير إلى إمكانية كبيرة لمزيد من التقدم.
- محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
- أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
- أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
- أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
- المصدر https://physicsworld.com/a/novel-superconducting-cavity-qubit-pushes-the-limits-of-quantum-coherence/
- :لديها
- :يكون
- :ليس
- :أين
- 1
- 10
- 135
- 25
- 60
- a
- من نحن
- AC
- استيعاب
- تحقق
- تحقيق
- عمل
- تقدم
- التطورات
- بعد
- قدما
- هدف
- AL
- أيضا
- an
- و
- تطبيق
- التطبيقات
- تطبيق
- هي
- AS
- جمعية
- At
- المتوسط
- الى الخلف
- الرصيد
- موازنة
- BE
- لان
- قبل
- ما بين
- أكبر
- الحدود
- اختراق
- by
- قادر على
- قط
- مركز
- تحدى
- التحديات
- رقاقة
- انقر
- الزملاء
- يأتي
- تعويض
- تضم
- الحوسبة
- مركزات
- الاعداد
- الملوثات
- السيطرة
- يتوافق
- استطاع
- حاسم
- تظاهر
- التظاهر
- تصميم
- تصميم
- تصميم
- مطلوب
- على الرغم من
- جهاز
- رسم بياني
- والتخفيف
- تناقص
- طبق
- هل
- مضاعف
- بشكل جذري
- اثنان
- أثناء
- بسهولة
- ترميز
- البيئات
- خطأ
- يتطور
- تعرض
- مدد
- خارجي
- العوامل
- قليل
- إخلاص
- حقل
- مسطحة
- الوصل
- في حالة
- النموذج المرفق
- تشكيل
- أربعة
- تبدأ من
- إضافي
- بوابة
- شراء مراجعات جوجل
- أكبر
- كان
- نصفي
- يد
- مقبض
- الثابت
- أجهزة التبخير
- he
- عقد
- مرتفع
- جدا
- تاريخ
- لكن
- HTTPS
- صورة
- تحسن
- تحسن
- تحسين
- in
- الزيادات
- مبينا
- سيء السمعة
- معلومات
- مبتكرة
- في الداخل
- تركيب
- معهد
- دمج
- تفاعل
- تفاعل
- إلى
- تنطوي
- عزل
- قضية
- IT
- انها
- JPG
- م
- القفل
- معروف
- أكبر
- الى وقت لاحق
- طبقة
- تسريب
- اليسار
- مستوى
- أوقات الحياة
- ضوء
- مثل
- محدود
- حدود
- لينكدين:
- القليل
- طويل
- يعد
- أبحث
- تبدو
- فقد
- يفقد
- خسارة
- ضائع
- رائد
- كثير
- ماكس العرض
- قياس
- مكبر الصوت : يدعم، مع دعم ميكروفون مدمج لمنع الضوضاء
- يذكر
- طريقة
- ميلي ثانية
- يقلل
- الأكثر من ذلك
- MS
- متعدد
- يجب
- الاسم
- ضيق
- جديد
- ضجيج
- لا سيما
- رواية
- عدد
- of
- on
- مرة
- ONE
- فقط
- جاكيت
- عمليات
- or
- طلب
- الطلبات
- أخرى
- خارج
- على مدى
- زوج
- أجزاء
- مرت
- أداء
- فترة
- فترات
- شخص
- صور
- الفوتونات
- فيزياء
- عالم الفيزياء
- وضع
- أفلاطون
- الذكاء افلاطون البيانات
- أفلاطون داتا
- يلعب
- البوينت
- محتمل
- عملية
- أعدت
- منع
- سابق
- عملية المعالجة
- معالجة
- الحماية والوقاية
- ويوفر
- نشرت
- نقي
- دفع
- يدفع
- وضع
- كمية
- الاحصاء الكمية
- تصحيح الخطأ الكم
- المعلومات الكمية
- أنظمة الكم
- و qubit
- المكدسة
- راديو
- معدل
- الوصول
- بسهولة
- أدرك
- الأخيرة
- سجل
- تقليص
- يعكس
- لافت للنظر
- إزالة
- مطلوب
- الباحثين
- REST
- مما أدى
- احتفظ
- حق
- النوع
- s
- الأقمار الصناعية
- يقول
- علوم
- انظر تعريف
- حساس
- مستقل
- الإعداد
- جانب
- هام
- المقاس
- So
- مصادر
- الفضاء
- محدد
- الولايه او المحافظه
- دولة من بين الفن
- المحافظة
- تخزين
- تخزين
- تخزين
- صريح
- قوي
- بناء
- الهياكل
- دراسة
- تحقيق النجاح
- فائقة التوصيل
- الدعم
- المساحة
- أنظمة
- يأخذ
- فريق
- عشرات
- من
- أن
- •
- الدولة
- من مشاركة
- هناك.
- وبالتالي
- تشبه
- هم
- ثلاثي الأبعاد
- عبر
- صورة مصغرة
- وهكذا
- الوقت
- مرات
- إلى
- سويا
- تسامح
- نحو
- نقل
- صحيح
- تحول
- اثنان
- مظلة
- غير مسبوق
- غير مرغوب فيه
- us
- مستعمل
- مختلف
- وكان
- أمواج
- التي
- في حين
- مع
- بدون
- العالم
- سوف
- زفيرنت