מחקר חדש מראה שחיבורי נקודות קוואנטים מתרחבים למרחקים גדולים יותר, ומציע התקדמות לעתיד האינטרנט הקוונטי

ככל שהמחשוב הקוונטי מתקדם, מומחים רבים בתעשיית הקוונטי בוחנים מתי א אינטרנט קוונטי (רשת של מחשבים קוונטיים וטכנולוגיות קוונטיות שכולן מתקשרות ביניהן) תקום. לא רק שהאינטרנט הקוונטי הוא שולח אותות בקצב מהיר יותר, אלא שהוא גם יכול לשלוח אותם בצורה מאובטחת יותר. על פי 2021 טבע נייר: "האינטרנט הקוונטי יעביר מידע קוונטי מצומת אחד לאחר למרחקים ארוכים, בהתבסס על פרוטוקול הנקרא טלפורטציה קוונטית. טלפורטציה הוא לא רק שימושי בהרחבת מרחקי התקשורת הקוונטית אלא גם חיוני לחישוב קוונטי מבוזר." קשה לחזות מתי תשתית הדור הבא הזו תיכנס לפעולה (ככל הנראה היא תתחיל ממרחקים קצרים יותר), אבל החוקרים בוחנים מכשירים ושיטות שונות כדי לקרב את הרשת הזו למימוש. צוות אחד של חוקרים בפרט חקר נקודות קוונטיות מוליכים למחצה, שהן ננו-מכשירים בקוטר של מטרים ספורים בלבד, שיכולים לשמש לפליטת פוטונים לצורך חילופי מידע. במאמר חדש שפורסם ב פוטוניקה מתקדמת, חוקרים אלה הצליחו להשיג הפרעה בין שתי נקודות קוונטיות הקשורות אליהן סיבים אופטיים, מציע מבנה מוצלח לאינטרנט קוונטי עתידי.

מהן נקודות קוונטיות?

נקודות קוונטיות (QDs) נקראות לעתים קרובות "אטומים מלאכותיים," כי הם מתנהגים באופן דומה לאטומים בקנה מידה גדול בהרבה. הם נוטים להיות עשויים בגודל ננו גבישים שיכול להעביר אלקטרונים. נקודות קוונטיות מוליכים למחצה עשויות בדרך כלל מגבישים מוליכים למחצה (כגון סיליקון) ויכולות להיות חלק מפלטפורמה על שבב. QDs אלה יכולים גם להתממשק עם ספין קיוביטים, מה שהופך אותם לכלי אטרקטיבי לפיתוח האינטרנט הקוונטי.

כשמדובר בתקשורת קוונטית, מבחינה היסטורית, לנקודות קוונטיות יש טווח מוגבל של מרחקים שבהם הן יכולות לתקשר זו עם זו. זה נובע מהפרעה קוונטית, שבה "חלקיקים יסודיים יכולים להיות לא רק ביותר ממקום אחד בכל זמן נתון (באמצעות סופרפוזיציה), אלא שחלקיק בודד, כמו פוטון (חלקיקי אור) יכול לחצות את המסלול שלו ולהפריע לו. הכיוון של דרכו", הסביר 2011 TechTargeמאמר לא. בגלל ההפרעה הפוטונית הזו, המרחק בין הנקודות מוגבל למדי, שכן בעבר המרחק יכול להיות רק כמה מטרים בין QDs על מנת שהחיבור יעבוד.

מערכת נקודות קוונטית מתרחבת

בניסוי חדש, צוות בינלאומי של חוקרים בחן את הרחבת המרחק בין נקודות קוונטיות תוך שמירה על הפרעה זו. כפי ש ד"ר צ'או-יאנג לו, פרופסור לפיזיקה באוניברסיטת המדע והטכנולוגיה של סין הסביר: "מערך הניסוי הוא שני אטומים מלאכותיים עצמאיים (הנוצרים על ידי שתי נקודות קוונטיות מוליכים למחצה) כשני צמתים של רשת קוונטית. כל אחד פולט פוטון בודד, אשר לאחר נסיעה דרכו 300 ק"מ של סיב אופטי, אז מפריעים זה לזה על מפצל קרן. מכיוון ששני הפוטונים הבודדים עשויים זהים זה לזה באמת, ההפרעה יצרה שקע, כלומר, שני הפוטונים יוצאים גם הם באותו פלט." בגלל ההגדרה הזו, החוקרים הצליחו להראות שההפרעה הזו, למרות שברירית, עדיין שלמה על פני מרחק גדול יותר. "העבודה שלנו קפצה מהניסויים הקוונטיים הקודמים המבוססים על QD בקנה מידה מ-1 ק"מ ל-300 ק"מ, שני סדרי גודל גדולים יותר, וזה פותח סיכוי מרגש של רשתות קוונטיות במצב מוצק", הוסיף ד"ר לו.

יצירת רשתות אינטרנט Quantum Dot

בגלל התרחבות זו במרחק, ד"ר לו והצוות שלו מקווים שזה יכול לעזור לחוקרים אחרים לבחון את השימוש בנקודות הקוונטיות הללו כדי ליצור אינטרנט קוונטי עתידי. בעוד שנקודות אלו מראות הבטחה לרשת עתידית זו, הן מציעות גם יתרונות רבים אחרים, כולל "הפצת מפתח קוונטי בקצב גבוה, טלפורטציה קוונטית למרחקים ארוכים, הפצת הסתבכות מרובת פוטונים בין רשתות, וחישוב קוונטי בקנה מידה בינוני", הסביר. טבע עיתון. הודות להתקדמות זו, נקודות קוונטיות מוליכות למחצה עשויות להחזיק את המפתחות להתקדמות רבות ושונות בתחום המחשוב הקוונטי, ועם הזמן אנו עשויים לראות פריצות דרך נוספות הודות לטכנולוגיה זו.

קנה יוז-קסטלברי היא כותבת צוות ב-Inside Quantum Technology ו-Science Communicator ב-JILA (שותפות בין אוניברסיטת קולורדו בולדר ו-NIST). פעימות הכתיבה שלה כוללות Deep Tech, Metaverse וטכנולוגיה קוונטית.

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. ידע מוגבר. גישה כאן.
• מקור: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/new-research-shows-quantum-dots-connections-expanding-over-farther-distances-suggesting-advancements-for-the-future-of-the-quantum-internet/