โดย Ben Turner เผยแพร่เมื่อ 03 พฤษภาคม 2021
การย้ายไปยังระบบสามโหนดเป็นก้าวกระโดดของควอนตัมในการออกแบบเครือข่าย
นักวิจัยสร้างเครือข่ายโดยใช้ระบบที่ซับซ้อนของเลเซอร์ (เครดิตภาพ: มารีเกเดอลอริจน์/ QuTech)
นักวิทยาศาสตร์ได้เข้าใกล้อินเทอร์เน็ตควอนตัมมากขึ้นอีกขั้นหนึ่งโดยการสร้างเครือข่ายควอนตัมแบบโหนดเดียวของโลก นักวิจัยที่ศูนย์วิจัย QuTech ในเนเธอร์แลนด์สร้างระบบซึ่งประกอบด้วยโหนดควอนตัมสามโหนดที่พัวพันกับกฎหมายที่น่ากลัวของกลศาสตร์ควอนตัมที่ควบคุมอนุภาคย่อย นี่เป็นครั้งแรกที่มากกว่าหนึ่งสองบิตควอนตัมหรือ “qubits” ที่ทําการคํานวณในการประมวลผลควอนตัมถูกเชื่อมโยง
เข้าด้วยกันเป็น “โหนด” หรือจุดสิ้นสุดเครือข่าย
นักวิจัยคาดหวังว่าเครือข่ายควอนตัมแรกที่จะปลดล็อคความมั่งคั่งของโปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่ไม่สามารถดําเนินการโดยอุปกรณ์คลาสสิกที่มีอยู่ — เช่นการคํานวณที่เร็วขึ้นและการเข้ารหัสที่ดีขึ้น.
ที่เกี่ยวข้อง: 12 การทดลองฟิสิกส์ควอนตัมที่สวยงาม “มันจะช่วยให้เราสามารถเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์ควอนตัมเพื่อพลังการประมวลผลมากขึ้นสร้างเครือข่ายที่ไม่สามารถแฮ็คได้และเชื่อมต่อนาฬิกาอะตอมและกล้องโทรทรรศน์พร้อมกับระดับการประสานงานที่ไม่เคยมีมาก่อน” Matteo Pompili สมาชิกของทีมวิจัย QuTech ที่สร้างเครือข่ายที่มหาวิทยาลัยเทคโนโลยี Delft ในเนเธอร์แลนด์กล่าวกับ Live Science “นอกจากนี้ยังมีแอพพลิเคชั่นมากมายที่เราไม่สามารถคาดการณ์ได้จริงๆ หนึ่งอาจเป็นการสร้างอัลกอริทึมที่จะเรียกใช้การเลือกตั้งในทางที่ปลอดภัยเช่น” ในทํานองเดียวกับที่บิตคอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิมเป็นหน่วยพื้นฐานของข้อมูลดิจิทัล qubit เป็นหน่วยพื้นฐานของข้อมูลควอนตัม เช่นเดียวกับบิต qubit สามารถเป็นได้ทั้ง 1 หรือ 0 ซึ่งแสดงถึงตําแหน่งที่เป็นไปได้สองตําแหน่งในระบบสองสถานะ
แต่นั่นเป็นเพียงเกี่ยวกับจุดสิ้นสุดของความคล้ายคลึงกัน ด้วยกฎหมายที่แปลกประหลาดของโลกควอนตัม qubit สามารถอยู่ในการซ้อนทับของทั้ง 1 และ 0 รัฐจนกว่าจะมีการวัดเมื่อมันจะสุ่มยุบเป็น 1 หรือ 0 พฤติกรรมแปลก ๆ นี้เป็นกุญแจสําคัญในพลังของการคํานวณควอนตัมเนื่องจากช่วยให้ qubit สามารถทําการคํานวณหลายรายการพร้อมกัน
ที่เกี่ยวข้อง: 18 ความลึกลับที่ยังไม่คลี่คลายที่ใหญ่ที่สุดในฟิสิกส์
ความท้าทายที่ใหญ่ที่สุดในการเชื่อมโยง qubits เหล่านั้นเข้าด้วยกันเป็นเครือข่ายควอนตัมคือการสร้างและรักษากระบวนการที่เรียกว่าการพัวพันหรือสิ่งที่อัลเบิร์ตไอน์สไตน์ขนานนามว่า “การกระทําที่น่ากลัวในระยะไกล” นี่คือเมื่อสอง qubits กลายเป็นคู่เชื่อมโยงคุณสมบัติของพวกเขาเพื่อให้การเปลี่ยนแปลงใด ๆ ในอนุภาคหนึ่งจะทําให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในอีกด้านหนึ่งแม้ว่าพวกเขาจะแยกออกจากกันด้วยระยะทางที่กว้างใหญ่
คุณสามารถพัวพันโหนดควอนตัมได้หลายวิธี แต่วิธีหนึ่งที่ใช้กันทั่วไปทํางานโดยการพัวพันกับ qubits
นิ่ง (ซึ่งเป็นโหนดของเครือข่าย) ด้วยโฟตอนหรืออนุภาคแสงก่อนที่จะยิงโฟตอนใส่กัน เมื่อพวกเขาพบกันโฟตอนทั้งสองก็พัวพันกันดังนั้นจึงพัวพันกับ qubits สิ่งนี้จะผูกโหนดนิ่งสองโหนดที่คั่นด้วยระยะทาง การเปลี่ยนแปลงใด ๆ ที่ทํากับหนึ่งจะสะท้อนให้เห็นโดยการเปลี่ยนแปลงทันทีกับอีกคนหนึ่ง
”การกระทําที่น่ากลัวในระยะไกล” ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เปลี่ยนสถานะของอนุภาคโดยการเปลี่ยนแปลงสถานะของพันธมิตรที่พัวพันกันที่ห่างไกลของมันได้อย่างมีประสิทธิภาพเทเลพอร์ตข้อมูลข้ามช่องว่างขนาดใหญ่ แต่การรักษาสถานะของความพัวพันเป็นงานที่ยากโดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากระบบที่พัวพันมีความเสี่ยงที่จะมีปฏิสัมพันธ์กับโลกภายนอกและถูกทําลายโดยกระบวนการที่เรียกว่าการถอดรหัส
ซึ่งหมายความว่าก่อนอื่นโหนดควอนตัมจะต้องถูกเก็บไว้ที่อุณหภูมิเย็นจัดภายในอุปกรณ์ที่เรียกว่า cryostats เพื่อลดโอกาสที่ qubits จะรบกวนบางสิ่งนอกระบบ ประการที่สองโฟตอนที่ใช้ในการพัวพันไม่สามารถเดินทางไกลมากก่อนที่จะถูกดูดซึมหรือกระจัดกระจาย – ทําลายสัญญาณที่ส่งระหว่างสองโหนด
”ปัญหาคือซึ่งแตกต่างจากเครือข่ายคลาสสิกคุณไม่สามารถขยายสัญญาณควอนตัม หากคุณพยายามคัดลอก qubit คุณจะทําลายสําเนาต้นฉบับ” Pompili กล่าวโดยอ้างถึง “ทฤษฎีบทไม่โคลนนิ่ง” ของฟิสิกส์ซึ่งระบุว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างสําเนาที่เหมือนกันของรัฐควอนตัมที่ไม่รู้จัก “นี่จํากัดระยะทางที่เราสามารถส่งสัญญาณควอนตัมไปยังหลักสิบหลายร้อยกิโลเมตร หากคุณต้องการตั้งค่าการสื่อสารควอนตัมกับใครบางคนในอีกด้านหนึ่งของโลกคุณจะต้องมีโหนดรีเลย์ในระหว่างนั้น”
เพื่อแก้ปัญหาทีมสร้างเครือข่ายที่มีสามโหนดซึ่งโฟตอนเป็นหลัก “ผ่าน” การพัวพันจาก qubit ที่หนึ่งในโหนดด้านนอกไปยังโหนดกลาง โหนดกลางมีสอง qubits – หนึ่งที่จะได้รับสถานะพัวพันและหนึ่งที่จะเก็บมัน เมื่อความพัวพันระหว่างโหนดด้านนอกหนึ่งและโหนดกลางถูกเก็บไว้โหนดกลางจะพันกันกับโหนดด้านนอกอื่น ๆ ด้วย qubit สํารอง เมื่อทั้งหมดนี้เสร็จสิ้นโหนดกลางจะพันกันสอง qubits ทําให้ qubits ของโหนดด้านนอกกลายเป็นพัวพัน
Credit : vjuror.com WalkercountyDemocrats.com withoutprescription-cialis-generic.com WoodlandhillsWeather.com worldofdekaron.com worldofwarcraftblogs.com WorldsLargestLivingLogo.com ya-ca.com
