Photon Sifter avaa oven täysoptisille kvanttitietokoneille

Sveitsiläisen Baselin yliopiston tutkimusryhmä esitteli tällä viikolla uuden menetelmän yksittäisten fotonien erottamiseksi klustereista. Uusi menetelmä mahdollistaa tutkijoiden paremman vuorovaikutusten hallinnan molekyylitasolla. Huomionarvoista on, että monet tutkijat pitävät yksittäisten fotonien erottelua useista fotoneista ratkaisevana askeleena kohti tämän teknologian käyttöä maailman supertietokoneiden ja monien muiden järjestelmien voimanlähteenä. Tässä on mitä sinun tulee tietää.

Sifter-tutkimus

Insinöörit pyrkivät osoittamaan, kuinka Sifter-laite voi suorittaa tämän tehtävän luotettavasti ja tehokkaasti. Järjestelmä integroi kvanttisäteilijän, joka mahdollistaa yksiulotteisen atomin, joka tunnetaan nimellä kvanttipiste, luomisen. Mielenkiintoista kyllä, opiskella perehtyy siihen, kuinka seulamekanismi kanavoi fotoneja erottamaan ne sen perusteella, ovatko ne yksin vai yhteydessä muihin fotoniin. Tämän tehtävän suorittamiseksi tiimi teki joitain muutoksia Jaynes-Cummings-malliin.

Muunnelmia Jaynes-Cummingsin malliin

Jaynes-Cummingsin malli on auttanut muokkaamaan kvanttioptiikkaa yli kuudenkymmenen vuoden ajan. Edwin Jaynes ja Frank Cummings esittelivät sen ensimmäisen kerran maailmalle vuonna 1963, ja se on ollut elintärkeä alalle siitä lähtien. Merkillepantavaa on, että tämä malli virtaviivaisti tutkijoiden ymmärrystä valon ja aineen välisistä vuorovaikutuksista, mukaan lukien siitä, miten kaksitasoinen atomi vuorovaikuttaa kvantisoidun sähkömagneettisen kentän kanssa. Nämä tekijät tekivät Jaynes-Cummingsin mallista ihanteellisen uusien kaavojen luomiseen.

Jaynes-Cumming-mallissa oli joitain haittoja, jotka tutkijoiden oli voitettava tutkimusta varten. Tiimi havaitsi, että malli vaikeutti huippukytkennän tehokkuuden (𝛽-tekijä) ja alhaisen vaiheenpoistomomentin määrittämistä. Sellaisenaan he loivat muunnelman, joka hyödynsi kvanttipisteitä lisäominaisuuksien saavuttamiseksi.

Sifter-teorian testaus

Ensimmäinen askel siiviläteorian testauksessa oli luoda puolijohteinen kvanttipiste. Tämä yksikerroksinen fotoni edusti yksiulotteista atomia, joka sitten sijoitettiin mikroonteloon. Tässä mikroontelossa oli heijastavat sisäseinät ja se jätettiin auki, jotta sitä voitiin virittää, jolloin insinöörit voivat säätää 𝛽 ja muita tekijöitä.

Laser

Heikkoa laseria käytettiin yhdessä 20 nm leveän puolijohdesaarekkeen kanssa mikroontelon heijastavien seinämien kohdistamiseksi. Tutkimusta varten laser fokusoitiin ontelon osittain läpinäkyviin seiniin ennen kuin se aktivoitiin kahden peilin erotuksella. Taittunut valo ohjattiin sitten säteenjakajalaitteistoon, jossa oli puoliaaltolevyt kulmassa erityisesti erillisiä fotoneja varten. Lisäksi säteenjakaja rakennettiin polarisaatioherkäksi, mikä myös auttoi sitä seulomaan tehokkaammin.

Erityisesti jakaja ohjasi yksittäiset fotonit automaattisesti erilliseen porttiin kuin monifotoniklusterit. Lisäksi järjestelmä mittasi kuinka monta fotonia oli vuorovaikutuksessa kvanttipisteen kanssa energian todellisen tilan määrittämiseksi. Kvanttipisteet ovat ihanteellisia tähän tehtävään, koska ne absorboivat fotoneja ja lähettävät valoa erilaisten vuorovaikutusten perusteella.

tulokset

Tutkijat havaitsivat, että seula erotti tarkasti yksittäiset fotonit klustereista. Tutkimus osoitti myös, että insinöörit pystyivät saavuttamaan 99.2 prosentin sukupuuttoon siirron käyttämällä heikkoa laseria. Lisäksi uudet tiedot paljastivat mielenkiintoisia tuloksia, mukaan lukien toisen asteen korrelaatiofunktiot.

Näyttävästi siivilä mahdollistaa mekanismin läpi kulkevien fotonien määrän erottamisen ja mittaamisen tarkasti. Tämä ominaisuus avaa uusia mahdollisuuksia eteenpäin, sillä kyky vahvistaa fotonien ryhmittymistä, erottaa fotonit tilan perusteella ja seurata fotonien jännitystasoja ovat kaikki tärkeitä vaiheita, jotta jonain päivänä tätä tekniikkaa voidaan käyttää seuraavan sukupolven tietokoneiden tehonlähteenä ja paljon muuta.

Mahdollinen käyttötapaus

Tälle teknologialle on monia potentiaalisia käyttötapauksia. Teknologian pääpaino on uusien fotonisten logiikkaporttien luomisessa. Kvanttilogiikalla on kriittinen rooli nykypäivän supernopeissa kvanttitietokoneissa. Tähän mennessä on kuitenkin ollut vaikeaa luoda 100 % optisia kvanttitietokoneen fotonisia logiikkaportteja, koska tiede ei ole ollut riittävän luotettavaa. Tämä viimeisin tutkimus avaa oven näiden järjestelmien eteenpäin viemiselle.

Photon Sifterin edut

Fotonien seulontatutkimus paljastaa useita etuja. Ensinnäkin tämä tekniikka auttaa tutkijoita ymmärtämään paremmin valoa ja sen vuorovaikutusta maailman kanssa yhden fotonin pohjalta. Tämän tason syvällinen seuranta ei ollut aiemmin saatavilla. Sellaisenaan monet uskovat, että tämä läpimurto auttaa ihmiskuntaa valjastamaan paremmin valon voiman ja nopeuden paremmaksi kaikille.

Hallitse fotonitilastoja

Tämän tutkimuksen toinen etu on se, että se on ensimmäinen kerta, kun on kehitetty luotettava tapa lajitella fotoneja yksittäiseen alkuaineeseensa. Tämä ominaisuus antaa insinööreille mahdollisuuden luoda laitteita, jotka pystyvät määrittämään tiloja, kuten voimakasta kimppuamista, kimppuamisen estoon, jotta voidaan suorittaa tehtäviä, kuten valon muuntaminen energiaksi yksittäisen fotonin tasolla, mikä varmistaa uuden aikakauden tehokkuudessa.

Tutkijat

Projektin taustalla olevia tutkijoita johti Richard Warburton Baselin yliopistosta Sveitsistä. Ryhmä esitteli onnistuneesti fotonien seulontamenetelmänsä ja pyrkii nyt laajentamaan tutkimustaan ​​tulevina kuukausina. Heidän työnsä perustuu vuosikymmeniä kestäneisiin kvanttitutkimuksiin ja auttaa luomaan seuraavan kvanttitutkimuksen luvun.

Kaksi yritystä, jotka voivat hyötyä Photon Sifter -tutkimuksesta

Useat suuret teknologiayritykset voisivat hyödyntää tämän tutkimuksen tuloksia tuotteidensa ja palveluidensa parantamiseksi. Nämä yritykset hallitsevat jo nyt yksinoikeudella kvanttilaskennan sektoria. Siten ne voisivat nähdä tulevaisuudessa vielä suurempia tuottoja hyödyntämällä tätä löytöä.

1. Honeywell

(HON )

Honeywell on edelläkävijä kvanttitietokoneiden alalla. Valmistaja kattaa useita toimialoja, ja se on toiminut vuodesta 1906. Tämä Pohjois-Carolinassa sijaitseva yritys tarjoaa ilmailu- ja rakennusteknologiaa markkinoille ja on yksi tunnetuimmista osakkeista nykyään.

Erityisesti Honeywell aloitti maineensa pian sen jälkeen, kun se fuusioitui AlliedSignalin kanssa vuonna 1999. Tätä fuusiota seurasi Universal Oil Productsin hankinta 1.2 miljardilla dollarilla vuonna 2002. Nykyään Honeywell on edelleen hallitseva voima markkinoilla. Sen tuotteet sisältävät laajan valikoiman tarjontaa, kuten ympäristönhallintajärjestelmät, sähkövoimajärjestelmät, moottorijärjestelmien lisävarusteet, turvallisuus- ja tuottavuusratkaisut sekä automaatio- ja ohjausverkot.

Honeywell on vahva "pito" kauppiaille monista syistä. Ensinnäkin yritys on sijalla 115 Fortune 500 -listalla, ja Fortune-lehti tunnusti sen viime vuonna yhdeksi "maailman ihailluimmista yrityksistä". Tällä hetkellä Honeywell työllistää yli 95,000 36.66 ammattitaitoista ammattilaista. Lisäksi se kirjasi 2023 miljardia dollaria tuloja vuodelle XNUMX, mikä tekee siitä yhden kvanttitietokonesektorin suurimmista tuloista. Nämä tekijät tekevät Honeywellistä huomionarvoisen osakkeen, sillä heidän tuleva tuloslaskelmansa voi lisätä kysyntää tälle omaisuudelle.

2. Arqit Quantum ARQQ

(AARQ )

Arqit Quantum on Isossa-Britanniassa toimiva kyberturvallisuusyritys, joka tarjoaa suojaa kvanttitietokonehyökkäyksiä vastaan. Nämä supertehokkaat laitteet tulevat jonain päivänä hallitsemaan tietokonemaailmaa. Niiden ominaisuudet tekevät niistä ihanteellisia seuraavan sukupolven laskentaan, mutta ne tekevät niistä myös valtavan uhan nykypäivän kyberturvallisuusammattilaisille.

David John Williams, David James Bestwick ja Geoffrey Taylor perustivat Arqit Quantumin kysynnän erittäin turvallisille ja kvantinkestäville järjestelmille. Heidän ainutlaatuinen lähestymistapansa sisältää Platform-as-a-Service (Paas) ja QuantumCloud-tallennusvaihtoehtojen tarjoamisen. Molemmat suojaavat käyttäjiä kvanttitietokoneiden hakkerointiuhilta.

Arqit Quantum on nähnyt jonkin verran arvon laskua elokuussa, koska suurin osa teknologia-alasta kärsi joitain tappioita. Yrityksellä on kuitenkin paljon nousupotentiaalia, varsinkin kun ottaa huomioon maailmanlaajuisesti kasvavat kybersodankäynnin uhat. Arqit Quantumin ainutlaatuinen kvanttiturvallinen symmetrisen avaimen sopimussalausalusta tarjoaa yritystason suojauksen tarvittaessa.

Arqit Quantum solmi äskettäin strategisen kumppanuuden Sparklen kanssa luodakseen Network-as-a-Service Proof of Conceptin (PoC), joka voisi auttaa osoittamaan Arqitin järjestelmien tehokkuuden kvanttihakkerointia vastaan. Analyytikot ennustavat tälle omaisuudelle jonkin verran kasvua, kun yhtiö kerää edelleen tunnustuksia tieteellisestä tutkimuksestaan.

Pelkästään viime vuonna Arqit Quantum sai Innovation in Cyber ​​Award -palkinnon, Cyber ​​Security Software Company of the Year -palkinnon, ja Institution of Engineering and Technology (IET) Awards 2023 palkittiin sen uraauurtavasta kvanttilaskentaa koskevasta tutkimuksestaan.

Tulevaisuus on kvantti

Ei ole epäilystäkään siitä, että laskentatehosta on tullut kansallisen turvallisuuden ja paljon muun keskeinen osa. Kun yhä useammat maailman kaupungit siirtyvät älykkäisiin järjestelmiin, näillä järjestelmillä on varmasti yhä tärkeämpi rooli ihmisten jokapäiväisessä elämässä. Näin ollen useimmat ovat yhtä mieltä siitä, että kvanttiteknologiaa on kehitettävä ja suojattava tavalla, joka ei ole haitallinen.

Fotonit - Optisen kvanttitietokoneen lukituksen avaaminen

Maailma jatkaa siirtymistä kohti kvanttilaskennan aikakautta. Nämä laitteet ovat nyt pienempiä ja enemmän saatavilla kuin koskaan. Tulevaisuudessa ne tulevat kaupallisesti kaikkien saataville, mikä avaa oven uusille mahdollisuuksille eri markkinoilla. Toistaiseksi fotoniseula on keskeinen osa evoluutiota binäärilaskennasta kvanttivaihtoehtoihin.

Opi muista hienoista tietotekniikasta Projektit