इंटरफेस के साथ क्वांटम कंप्यूटर

स्केलेबल क्वांटम कंप्यूटर के लिए मुख्य मॉड्यूल विकसित किया गया है

एक ऑप्टिकल अनुनादक में एक परमाणु एक उलझी हुई फोटॉन जोड़ी का उत्सर्जन करने के लिए लेजर दालों द्वारा प्रेरित होता है। रंग लाल और नीले रंग परमाणु के दो स्पिन राज्यों या फोटॉन के दो ध्रुवीकरण राज्यों का प्रतीक हैं। © MPG
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एक क्वांटम कंप्यूटर व्यक्तिगत रूप से पता योग्य परमाणुओं के नेटवर्क में डेटा स्टोर कर सकता है और फोटॉनों पर भरोसा कर सकता है। हालांकि, भौतिकविदों को इसकी जानकारी को एक फोटॉन में स्थानांतरित करने के लिए प्रत्येक परमाणु प्राप्त करना होगा। यह पहली बार है जब कोई शोध टीम सफल हुई है, जैसा कि वे "विज्ञान" पत्रिका के ऑनलाइन संस्करण में रिपोर्ट करते हैं। इस प्रकार, एक स्थिर क्वांटम मेमोरी, परमाणु और एक मोबाइल माध्यम, फोटॉन के बीच का इंटरफेस संदेश के वाहक के रूप में बनाया गया है और इस प्रकार क्वांटम यादों के किसी भी नेटवर्क से क्वांटम कंप्यूटर के निर्माण के लिए एक महत्वपूर्ण शर्त है।

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क्वांटम सिस्टम जो प्रारंभिक क्वांटम गणनाओं को सफलतापूर्वक निष्पादित करते हैं, कई वर्षों से हैं। अब तक, हालांकि, वे केवल कुछ क्वांटम बिट्स या क्विबेट्स के साथ काम करते हैं - परमाणु या आयन जो क्वांटम दुनिया में शास्त्रीय बिट्स के कार्यों को संभालते हैं। मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर क्वांटम ऑप्टिक्स इन गार्चिंग के निदेशक गेरहार्ड रेम्पे बताते हैं, "पिछली प्रणालियाँ उनकी संरचना में मापनीय नहीं हैं, इसलिए उन्हें कई खदानों तक नहीं बढ़ाया जा सकता है।" एक स्केलेबल क्वांटम कंप्यूटर में अलग-अलग परमाणुओं जैसे क्वैब का एक नेटवर्क शामिल हो सकता है, जो फोटॉन के माध्यम से एक दूसरे के साथ संवाद करते हैं। उनके नेतृत्व में वैज्ञानिकों के एक समूह ने अब एक स्केलेबल क्वांटम कंप्यूटर की आवश्यकता पैदा की है। आप एक qubit और एक फोटॉन के बीच एक इंटरफेस का एहसास हुआ है।

गार्चिंग शोधकर्ताओं ने एक रुबिडियम परमाणु की आंतरिक स्थिति में क्वांटम जानकारी को कोडित किया। यह राज्य एक फोटॉन के ध्रुवीकरण राज्य से जुड़ा हुआ है, जो प्रकाश क्वांटम के दोलन की दिशा का वर्णन करता है। इस सिंगल-एटम सिंगल-फोटॉन इंटरफेस के दिल में एक ऑप्टिकल रेज़ोनेटर है जो दो उच्च परावर्तक दर्पणों से मिलकर बनता है जिसमें सिंगल रुबिडियम परमाणु होता है। यह रुबिडियम परमाणु चमकने के लिए लेजर दालों के साथ वैज्ञानिकों को उत्साहित करता है। गुंजयमान यंत्र के दोनों दर्पणों के बीच की दूरी यह सुनिश्चित करती है कि परमाणु अच्छी तरह से परिभाषित दिशा में एक निश्चित आवृत्ति के केवल फोटॉन का उत्सर्जन करता है। मुक्त स्थान पर परमाणु के साथ ऐसा नहीं किया जा सकता है।

राज्यों का सुपरिणाम किया

फोटॉन का उत्सर्जन करते समय परमाणु की अब दो संभावनाएँ हैं: यह या तो एक दाएँ गोलाकार या एक बाएँ गोलाकार ध्रुवीकृत फोटॉन का उत्सर्जन करता है। चूंकि कुल कोणीय गति को बनाए रखा जाना चाहिए, परमाणु प्रत्येक मामले में विपरीत दिशा में घूमता है। यही है, उसके स्पिन अंक ऊपर (यूपी) या नीचे (नीचे) इंगित करते हैं। हालाँकि, जैसा कि क्वांटम सिस्टम के लिए विशिष्ट है, न तो परमाणु और न ही उत्सर्जित फोटोन या तो चुनता है। प्रदर्शन

इसके बजाय, वे एक ही समय में दोनों रास्तों पर प्रहार करते हैं और फिर वे सुपरपोज़िशन राज्यों में होते हैं, जिसमें दोनों संभावनाएं ओवरलैप होती हैं, "भाग लेने वाले वैज्ञानिकों में से एक, तात्जेन विलक बताते हैं। वे एक निश्चित संभावना को निर्धारित करने में सक्षम नहीं होंगे जब तक कि फोटॉन के ध्रुवीकरण की स्थिति या परमाणु के स्पिन को मापा नहीं जाता। उस स्थिति में, हालांकि, संबंधित संपत्ति को तुरंत दोनों के लिए निर्धारित किया जाएगा - हालांकि एक माप में केवल एक ही प्रकट करना होगा। इस प्रकार दो कण एक क्वांटम यांत्रिक बाधा में हैं।

दो फोटोन सीमित

भौतिकविदों ने अब परमाणु की क्वांटम स्थिति को दूसरे फोटॉन में स्थानांतरित कर दिया है, ताकि यह अब परमाणु और पहला फोटॉन न हो जो कि सीमित हैं, लेकिन दो लगातार उत्सर्जित फोटॉन। "इस तरह, एक परमाणु में संग्रहीत जानकारी को फिर से पढ़ा जा सकता है, " गेरहार्ड रेम्पे कहते हैं। इस उद्देश्य के लिए, वैज्ञानिकों ने एक फोटॉन के बाहरी गठन के लिए लेजर पल्स की मदद से परमाणु को फिर से उत्तेजित किया है। इस मामले में, परमाणु राज्य यूपी बाएं-गोलाकार रूप से ध्रुवीकृत फोटॉन के ऊपर चला जाता है, राज्य एक सही-गोलाकार ध्रुवीकृत हो जाता है। कुछ हद तक अस्पष्ट परमाणु स्थिति के सभी गुणों को दूसरे फोटॉन के ध्रुवीकरण में स्थानांतरित किया जाता है। इस तरह, दो सन्निहित फोटॉन क्रमिक रूप से उभरते हैं।

मेमोरी और ट्रांसमीटर के बीच इंटरफेस

दोनों फोटोन के ध्रुवीकरण राज्यों को मापकर, वैज्ञानिकों ने प्रयोगात्मक रूप से प्रतिबंध का प्रदर्शन किया। इसका मतलब यह है कि पहले फोटो-विमोचन में दोनों परमाणु-फोटॉन भ्रम उच्च विश्वसनीयता के साथ काम करते हैं, और परमाणु और फोटॉन के बीच का इंटरफेस परमाणु की क्वांटम जानकारी को पूरी तरह से दूसरे फोटॉन तक पहुंचाता है जीटी। "व्यक्तिगत परमाणुओं और व्यक्तिगत फोटॉनों के साथ, डिजिटल मेमोरी और क्वांटम सूचना के डिजिटल ट्रांसमीटर के बीच एक इंटरफ़ेस अब पहली बार उपलब्ध है, " गेरहार्ड रेम्पे पर जोर दिया गया है। "अगले चरण में, हम फोटॉनों को दो परमाणु रेज़ोनरेटर सिस्टम से ओवरलैप करने के लिए लाने की योजना बनाते हैं, जिससे दो दूरस्थ क्वांटम कुएं बंद हो जाते हैं। इसने हमें पहला, यद्यपि छोटा, क्वांटम नेटवर्क दिया।

(एमपीजी, 25.06.2007 - एनपीओ)