Kuantum fizikçileri, Ekim ayında Nobel komitesinin uzun zamandır beklenen Alain Aspect, John Clauser ve Anton Zeilinger'e öncülüklerinden dolayı fizik ödülü kuantum dolaşıklığı üzerine araştırma. Ancak topluluk kesinlikle defne üzerinde dinlenmiyor ve 2022'deki diğer pek çok heyecan verici gelişmeyle, öne çıkan birkaç tanesini seçmek zor. Bununla birlikte, kuantum algılama, kuantum bilgisi, kuantum hesaplama, kuantum kriptografi ve temel kuantum bilimi alanlarında bizim için öne çıkan bazı sonuçlar burada.
Kuantum mekaniğinde, yer değiştirme ilkesi, bir kuantum parçacığının, bir anlamda, aynı anda birden fazla yerde olabileceğini belirtir. Bu arada dolaşıklık ilkesi, kuantum parçacıklarının, çok uzak mesafelerde bile bir parçacığın durumunun diğerinin durumunu belirlemesine izin veren bir bağlantı deneyimlediğini belirtir. Kasım ayında ABD, Colorado'daki JILA'daki fizikçiler, daha önce sözde kuantum sınırının altındaki ivmeleri algılamayı imkansız hale getiren gürültüyü bastırmak için dolaşıklık ve yer değiştirme kombinasyonunu kullandılar. Bu sınır, bireysel parçacıkların kuantum gürültüsü tarafından belirlenir ve uzun süredir kuantum sensörlerinin kesinliği üzerinde önemli bir kısıtlama olmuştur. Bunun üstesinden gelmek bu nedenle ileriye doğru atılmış büyük bir adımdır.
Bir ağdaki bir düğümden diğerine kuantum bilgisi göndermek kolay değildir. Bilgileri bir optik fiberden gönderilen fotonlarla kodlarsanız, fiberdeki kayıplar okunamaz hale gelene kadar sinyalin aslına uygunluğunu yer. Bilgiyi doğrudan ışınlamak için bunun yerine kuantum dolaşıklığı kullanırsanız, ne yazık ki sinyali de bozan başka işlemler başlatmış olursunuz. Hollanda'daki QuTech'te fizikçiler olarak ağa üçüncü bir düğüm ekleme 2021'de yaptı, yalnızca görevi daha da zorlaştırır. Bu nedenle, QuTech araştırmacılarının kuantum bilgilerini bir göndericiden (Alice) bir alıcıya (Charlie) bir ara düğüm (Bob) aracılığıyla ışınlayarak önceki başarılarını takip etmeleri çok etkileyici. Alice-Bob-Charlie aktarımının aslına uygunluğu yalnızca %71 olmasına rağmen, bu, klasik sınır olan 2/3'ten daha yüksektir ve bunu başarmak, araştırmacıların birkaç zorlu deneyi birleştirip optimize etmesini gerektirmiştir. Dave, Edna ve Fred düğümleri 2023'te ağa katılacak mı? Göreceğiz!
Bu listedeki ilk iki öne çıkan nokta net değilse, gürültü kuantum biliminde çok büyük bir sorundur. Bu, algılama ve iletişim için olduğu kadar bilgi işlem için de geçerlidir, bu nedenle bu gürültü kaynaklı hataların düzeltilmesi çok önemlidir. fizikçiler yaptı birkaç ilerleme 2022'de bu cephede, ancak en önemlilerinden biri Mayıs ayında, Avusturya'daki Innsbruck Üniversitesi ve Almanya'daki RWTH Aachen Üniversitesi'ndeki araştırmacıların ilk kez tam bir hataya dayanıklı kuantum operasyonları setini gösterdiklerinde geldi. İyon tuzaklı kuantum bilgisayarları, her bir mantıksal kübiti yapmak için yedi fiziksel kübit ve sistemdeki tehlikeli hataların varlığına işaret etmek için "işaret" kübitleri kullanır. En önemlisi, sistemin hata düzeltmeli versiyonu, tekniğin olanaklarını gösteren, daha basit düzeltilmemiş versiyondan daha iyi performans gösterdi.
Bilgi güvenliği, kuantum kriptografinin USP'sidir, ancak bilgi yalnızca zincirdeki en zayıf halka kadar güvenlidir. Kuantum anahtar dağıtımında (QKD), potansiyel bir zayıf bağlantı, anahtarları göndermek ve almak için kullanılan ve anahtarların kendileri güvenli olsalar bile geleneksel bilgisayar korsanlıklarına (bir düğüme girip sistemi kurcalaması gibi) karşı savunmasız olan cihazlardır. kuantum olanlar. Alternatiflerden biri, anahtar oluşturma sürecinin hileli olmadığını doğrulamak için foton çiftlerindeki Bell eşitsizliklerinin ölçümlerini kullanan cihazdan bağımsız QKD'yi (DIQKD) kullanmaktır. Temmuz ayında, iki bağımsız araştırma grubu, DIQKD'yi ilk kez deneysel olarak gösterdi - bir durumda, sekiz saatlik bir süre boyunca 1.5 milyon dolaşık Bell çifti üreterek ve bunları 95 bit uzunluğunda bir ortak anahtar oluşturmak için kullanarak. DIQKD'yi gerçek dünyadaki şifreli ağlar için pratik hale getirmek için anahtar oluşturma hızının daha yüksek olması gerekmesine rağmen, ilke kanıtı çarpıcıdır.
Bu öne çıkanlar listesindeki diğer dolaşık parçacıkların hepsi aynıdır: diğer fotonlarla karışmış fotonlar, diğer iyonlarla iyonlar, diğer atomlarla atomlar. Ancak kuantum teorisinde bu tür bir simetri talep eden hiçbir şey yoktur ve ortaya çıkan yeni bir "hibrit" kuantum teknolojileri sınıfı, aslında bir şeyleri karıştırmaya dayanır. liderliğindeki araştırmacıları girin armin feist Almanya'daki Max Planck Multidisipliner Bilimler Enstitüsü'nden, Ağustos ayında halka şeklindeki bir optik mikro rezonatör ve halkadan teğet bir şekilde geçen yüksek enerjili elektron ışını kullanarak bir elektron ve bir fotonu birbirine karıştırabileceklerini gösterdi. Tekniğin, dolaşık bir çiftteki bir parçacığın algılanmasının diğer parçacığın bir kuantum devresinde kullanıma uygun olduğunu gösterdiği "haber verme" adı verilen bir kuantum süreci için uygulamaları vardır - bugünün temel ilerlemelerinin yarının yeniliklerini nasıl yönlendirdiğine dair harika bir örnek.
Bir avuç dolusu kuantum tuhaflığı
Son olarak, geleneksel olduğu gibi (bunu yaptık iki kere, bu nedenle bu bir gelenek), alandaki tuhaf ve akıllara durgunluk veren her şeye bir selam vermeden hiçbir önemli kuantum listesi tamamlanmış sayılmaz. Bunu kuantum işlemci kullanan ABD'li araştırmacıların ağzından dinleyelim. uzay-zamanda bir solucan deliği aracılığıyla bilginin ışınlanmasını simüle edin; İtalya ve Fransa'da zor rakamlar veren bir grup ayırt edilemez fotonların ayırt edilemezliği; klasik nedenselliğin kuantum ihlallerini kullanan uluslararası bir ekip neden-sonucun doğasını daha iyi anlamak; ve Birleşik Krallık'taki Edinburgh Üniversitesi'nden kuantum sinyallerinin iletişim kurmak için teknolojik olarak gelişmiş uzaylılar yıldızlararası mesafeler boyunca. Kuantumu tuhaf tuttuğunuz için teşekkürler!
