Квантовые системы и эксперименты на хаотичность

Квантовые системы и эксперименты на хаотичность

Будущие компьютерные технологии, подобные квантовому шифрованию, неизбежно связаны с экспериментальным освоением сложных систем. В этом направлении учёным Венского университета и Австрийской академии наук удалось сделать очередной прорывной скачок. Пока физики всего мира пытаются увеличить количество двумерных систем, так называемые кубиты, исследователи из Вены открывают новые горизонты.

Новая методика функциональной квантовой телепортации

Преследуя идею использовать более сложные квантовые системы в качестве кубитов и, таким образом, увеличить информационную емкость с тем же количеством частиц, специалисты разработали новую методику.

Основой разработанной методики и технологии является функция телепортации сложных квантовых систем. Результаты работы опубликованы журналом «Nature Photonics».

Подобно битам привычных современных компьютеров, кубиты — это наименьшая единица информации квантовых систем. Крупные компании, такие как «Google» и «IBM», конкурируют с научно-исследовательскими институтами по всему миру в технологическом плане.

Поставлена задача найти способ производства как можно большего количества хаотичных кубитов посредством высокотехнологичного оборудования. Другими словами — мотивация заключается в разработке реально функционирующего квантового компьютера.

В противовес задачам «Google» и «IBM», исследовательская группа Венского университета и Австрийская академия наук рассматривают несколько иной путь увеличения информационной ёмкости сложных квантовых систем.

Собственно, идея не выделяется уникальностью: вместо увеличения количества вовлеченных частиц, учёными предлагается наращивание сложности каждой отдельной системы. Особенность эксперимента заключается в том, что впервые исследуется хаотичность трёх фотонов за пределами обычной двумерной природы.

Идея хаотичности трёх фотонов

Для этой цели венские физики используют квантовые системы, обеспечивающие более двух возможных состояний. В данном конкретном случае – это угловой момент отдельных легких частиц. Эти отдельные фотоны имеют более высокую информационную ёмкость, чем кубиты.

Однако хаотичность этих легких частиц оказалось крайне сложным перемещением на концептуальном уровне. Учёным, тем не менее, удалось преодолеть проблему, обратившись к новаторской идее: компьютерному алгоритму, который автономно ищет экспериментальную реализацию.

При помощи компьютерного алгоритма «Мелвин» (Melvin) успешно обнаруживается экспериментальная установка для создания такого типа хаотичности. Изначально процесс виделся очень сложным, но работающим в принципе. После некоторых упрощений, физики по-прежнему сталкивались с серьезными технологическими проблемами.

Удалось полностью решить проблему только с помощью современной лазерной технологии и специально разработанного многопоточного порта. Этот мультипорт является сердцем экспериментальной установки и объединяет три фотона, хаотичных в трех измерениях.

Специфическое свойство трехфотонной хаотичности в трех измерениях позволяет экспериментально исследовать новые фундаментальные вопросы относительно поведения квантовых систем. Кроме того, результаты этой работы могут также оказать значительное влияние на будущие технологии, такие как квантовая телепортация.


На основе информации: Univie


Добавить комментарий

Внимание: Спам не пройдёт. Работает фильтрация комментариев. *