ການສື່ສານແບບຄວອນຕຳ: ໂມເລກຸນ, ແຜ່ນດິນໂລກທີ່ຫາຍາກ ແລະ ທາງດ້ານແສງ

ເຕັກໂນໂລຊີຂໍ້ມູນຂ່າວສານ Quantum ແມ່ນເຕັກໂນໂລຊີຂໍ້ມູນຂ່າວສານໃໝ່ທີ່ອີງໃສ່ກົນຈັກ Quantum ເຊິ່ງເຂົ້າລະຫັດ, ຄິດໄລ່ ແລະ ສົ່ງຕໍ່ຂໍ້ມູນທາງກາຍະພາບທີ່ມີຢູ່ໃນລະບົບຄວອນຕຳການພັດທະນາ ແລະ ການນຳໃຊ້ເຕັກໂນໂລຊີຂໍ້ມູນຂ່າວສານ quantum ຈະນຳພວກເຮົາເຂົ້າສູ່ “ຍຸກ quantum”, ແລະ ຮັບຮູ້ເຖິງປະສິດທິພາບໃນການເຮັດວຽກທີ່ສູງຂຶ້ນ, ວິທີການສື່ສານທີ່ປອດໄພກວ່າເກົ່າ ແລະ ວິຖີຊີວິດທີ່ສະດວກສະບາຍ ແລະ ເປັນມິດກັບສິ່ງແວດລ້ອມຫຼາຍຂຶ້ນ.

ປະສິດທິພາບຂອງການສື່ສານລະຫວ່າງລະບົບຄວອນຕຳແມ່ນຂຶ້ນກັບຄວາມສາມາດໃນການພົວພັນກັບແສງຂອງພວກມັນ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ມັນຍາກຫຼາຍທີ່ຈະຊອກຫາວັດສະດຸທີ່ສາມາດໃຊ້ປະໂຫຍດຈາກຄຸນສົມບັດຄວອນຕຳຂອງແສງໄດ້ຢ່າງເຕັມທີ່.

ເມື່ອບໍ່ດົນມານີ້, ທີມງານຄົ້ນຄວ້າຢູ່ສະຖາບັນເຄມີສາດໃນປາຣີ ແລະ ສະຖາບັນເຕັກໂນໂລຊີ Karlsruhe ໄດ້ຮ່ວມກັນສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງທ່າແຮງຂອງຜລຶກໂມເລກຸນທີ່ອີງໃສ່ໄອອອນເອີໂຣປຽມທີ່ຫາຍາກ (Eu³ +) ສຳລັບການນຳໃຊ້ໃນລະບົບຄວອນຕຳຂອງແສງ. ພວກເຂົາເຈົ້າພົບວ່າການປ່ອຍແສງທີ່ມີຄວາມກວ້າງຂອງເສັ້ນແຄບຂອງຜລຶກໂມເລກຸນ Eu³ + ນີ້ຊ່ວຍໃຫ້ສາມາດພົວພັນກັບແສງໄດ້ຢ່າງມີປະສິດທິພາບ ແລະ ມີຄຸນຄ່າທີ່ສຳຄັນໃນການສື່ສານຄວອນຕຳແລະ ການຄຳນວນແບບ quantum.

ຮູບທີ 1: ການສື່ສານແບບຄວອນຕຳໂດຍອີງໃສ່ຜລຶກໂມເລກຸນຢູໂຣປຽມທີ່ຫາຍາກ

ສະຖານະຄວອນຕຳສາມາດຊ້ອນກັນໄດ້, ສະນັ້ນຂໍ້ມູນຄວອນຕຳສາມາດຊ້ອນກັນໄດ້. ຄິວບິດດຽວສາມາດເປັນຕົວແທນຂອງສະຖານະທີ່ແຕກຕ່າງກັນຫຼາຍຢ່າງລະຫວ່າງ 0 ແລະ 1 ໄດ້ພ້ອມໆກັນ, ຊ່ວຍໃຫ້ຂໍ້ມູນສາມາດປະມວນຜົນຂະໜານກັນເປັນກຸ່ມ. ດັ່ງນັ້ນ, ພະລັງການຄຳນວນຂອງຄອມພິວເຕີຄວອນຕຳຈະເພີ່ມຂຶ້ນຢ່າງໄວວາເມື່ອທຽບກັບຄອມພິວເຕີດິຈິຕອນແບບດັ້ງເດີມ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ເພື່ອປະຕິບັດການຄຳນວນ, ການຊ້ອນກັນຂອງຄິວບິດຕ້ອງສາມາດຄົງຢູ່ໄດ້ຢ່າງໝັ້ນຄົງເປັນໄລຍະເວລາໜຶ່ງ. ໃນກົນຈັກຄວອນຕຳ, ໄລຍະເວລາຂອງຄວາມໝັ້ນຄົງນີ້ເອີ້ນວ່າອາຍຸການໃຊ້ງານທີ່ສອດຄ່ອງກັນ. ການໝຸນຂອງນິວເຄຼຍຂອງໂມເລກຸນທີ່ສັບສົນສາມາດບັນລຸສະຖານະຊ້ອນກັນທີ່ມີອາຍຸການໃຊ້ງານທີ່ຍາວນານເພາະວ່າອິດທິພົນຂອງສິ່ງແວດລ້ອມຕໍ່ການໝຸນຂອງນິວເຄຼຍໄດ້ຮັບການປົກປ້ອງຢ່າງມີປະສິດທິພາບ.

ໄອອອນດິນທີ່ຫາຍາກ ແລະ ຜລຶກໂມເລກຸນ ແມ່ນສອງລະບົບທີ່ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ໃນເຕັກໂນໂລຊີ quantum. ໄອອອນດິນທີ່ຫາຍາກມີຄຸນສົມບັດທາງດ້ານແສງ ແລະ ການໝຸນທີ່ດີເລີດ, ແຕ່ພວກມັນຍາກທີ່ຈະປະສົມປະສານເຂົ້າໃນອຸປະກອນທາງສາຍຕາຜລຶກໂມເລກຸນແມ່ນງ່າຍຕໍ່ການລວມເຂົ້າກັນ, ແຕ່ມັນຍາກທີ່ຈະສ້າງການເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ເຊື່ອຖືໄດ້ລະຫວ່າງການໝຸນ ແລະ ແສງສະຫວ່າງເພາະວ່າແຖບການປ່ອຍແສງກວ້າງເກີນໄປ.

ຜລຶກໂມເລກຸນທີ່ຫາຍາກທີ່ພັດທະນາຂຶ້ນໃນວຽກງານນີ້ລວມເອົາຂໍ້ດີຂອງທັງສອງຢ່າງເຂົ້າກັນຢ່າງສວຍງາມ ໂດຍພາຍໃຕ້ການກະຕຸ້ນດ້ວຍເລເຊີ, Eu³ + ສາມາດປ່ອຍໂຟຕອນທີ່ມີຂໍ້ມູນກ່ຽວກັບການໝຸນຂອງນິວເຄຼຍ. ຜ່ານການທົດລອງເລເຊີສະເພາະ, ການໂຕ້ຕອບການໝຸນທາງແສງ/ນິວເຄຼຍທີ່ມີປະສິດທິພາບສາມາດສ້າງຂຶ້ນໄດ້. ບົນພື້ນຖານນີ້, ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ຮັບຮູ້ຕື່ມອີກກ່ຽວກັບການແກ້ໄຂລະດັບການໝຸນຂອງນິວເຄຼຍ, ການເກັບຮັກສາໂຟຕອນທີ່ສອດຄ່ອງກັນ, ແລະການປະຕິບັດການປະຕິບັດງານຄວອນຕຳທຳອິດ.

ສຳລັບການຄຳນວນຄວອນຕຳທີ່ມີປະສິດທິພາບ, ໂດຍປົກກະຕິແລ້ວຕ້ອງມີ qubit ທີ່ຕິດກັນຫຼາຍອັນ. ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ Eu³ + ໃນຜລຶກໂມເລກຸນຂ້າງເທິງສາມາດບັນລຸການຕິດກັນຄວອນຕຳຜ່ານການເຊື່ອມຕໍ່ສະໜາມໄຟຟ້າທີ່ຫຼົງໄຫຼ, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງເຮັດໃຫ້ການປະມວນຜົນຂໍ້ມູນຄວອນຕຳເປັນໄປໄດ້. ເນື່ອງຈາກວ່າຜລຶກໂມເລກຸນມີໄອອອນໂລກທີ່ຫາຍາກຫຼາຍອັນ, ຄວາມໜາແໜ້ນຂອງ qubit ທີ່ຂ້ອນຂ້າງສູງສາມາດບັນລຸໄດ້.

ຂໍ້ກຳນົດອີກອັນໜຶ່ງສຳລັບການຄຳນວນຄວອນຕຳແມ່ນຄວາມສາມາດໃນການລະບຸທີ່ຢູ່ຂອງ qubit ແຕ່ລະອັນ. ເຕັກນິກການລະບຸທີ່ຢູ່ທາງແສງໃນວຽກງານນີ້ສາມາດປັບປຸງຄວາມໄວໃນການອ່ານ ແລະ ປ້ອງກັນການແຊກແຊງຂອງສັນຍານວົງຈອນ. ເມື່ອປຽບທຽບກັບການສຶກສາທີ່ຜ່ານມາ, ຄວາມສອດຄ່ອງທາງແສງຂອງຜລຶກໂມເລກຸນ Eu³ + ທີ່ລາຍງານໃນວຽກງານນີ້ແມ່ນໄດ້ຮັບການປັບປຸງປະມານພັນເທົ່າ, ດັ່ງນັ້ນສະພາບການໝຸນຂອງນິວເຄຼຍສາມາດຖືກຈັດການທາງແສງໃນລັກສະນະສະເພາະ.

ສັນຍານທາງແສງຍັງເໝາະສົມສຳລັບການແຈກຢາຍຂໍ້ມູນຄວອນຕຳໄລຍະໄກເພື່ອເຊື່ອມຕໍ່ຄອມພິວເຕີຄວອນຕຳສຳລັບການສື່ສານຄວອນຕຳໄລຍະໄກ. ສາມາດພິຈາລະນາຕື່ມອີກກ່ຽວກັບການລວມເອົາຜລຶກໂມເລກຸນ Eu³ + ໃໝ່ເຂົ້າໃນໂຄງສ້າງໂຟໂຕນິກເພື່ອເສີມຂະຫຍາຍສັນຍານແສງສະຫວ່າງ. ວຽກງານນີ້ໃຊ້ໂມເລກຸນທີ່ຫາຍາກເປັນພື້ນຖານສຳລັບອິນເຕີເນັດຄວອນຕຳ, ແລະ ເປັນບາດກ້າວທີ່ສຳຄັນໄປສູ່ສະຖາປັດຕະຍະກຳການສື່ສານຄວອນຕຳໃນອະນາຄົດ.