الديباج بارك: هذه المادة هي الكم الطبقة الفيزياء

بعض من أكثر أنظمة الاتصالات المتقدمة التي يتم تطويرها حاليا تعتمد على خصائص العلم الكم لتخزين المعلومات والإرسال. ومع ذلك، واجه الباحثون المعضلة في تصميم نظام الاتصالات الكم: تخزين ومعالجة المعلومات الكم العنصر البصري عادة ما تتطلب الفوتون مرئية (الجسيمات الضوء) للعمل. ومع ذلك، فقط حوالي 10 مرات الطول الموجي للفوتونات الأشعة تحت الحمراء القريبة إلى المعلومات الإرسال في غضون بضعة كيلومترات من الألياف البصرية. الآن، والمعهد القومي الأمريكي للمعايير (NIST) الباحثين قد وضعت التكنولوجيا، وسيلة جديدة لحل هذه المشكلة. الفريق للمرة الأولى يمكن الاستفادة من الإنتاج الضخم من المكونات البصرية على أساس رقاقة، وخلق الكم من الفوتونات مرئية والأشعة تحت الحمراء القريبة من حق ذات الصلة. هذه الفوتونات يجمع بين هذه المزايا: يمكن للشركاء مرئية تتفاعل مع الذرات أو الأيونات أو غيرها من اكتساب النظام.

الديباج بارك - العلوم تعميم: هذه الأنظمة بمثابة نسخة الكم من ذاكرة الكمبيوتر، وأعضاء من كل زوج من الفوتونات القريب من الأشعة تحت الحمراء أحرار في السفر لمسافات طويلة من خلال الألياف البصرية. ومن المتوقع هذا الإنجاز لتحسين قدرة نقل الدوائر القائمة على ضوء لأمن المعلومات عن بعد. NIST الباحثين لو سيوان، كارتيك سرينيفاسان وزملاؤه في مركز جامعة مريلاند للنانو في كوليدج بارك، مع زوج معين من المرئي والأشعة تحت الحمراء القريبة ارتباط الفوتون الكم أثبتت أن ما يسمى ب التشابك. ومع ذلك، فإن الباحثين طريقة التصميم يمكن بسهولة أن تستخدم لخلق العديد من / البصرية الأخرى القريبة من الأشعة تحت الحمراء لتتناسب مع اهتمام خاص في النظام. وعلاوة على ذلك، تصنع مثل هذه العناصر الصغرى البصرية أيضا الإنتاج الضخم متشابكا. لو، سرينيفاسان وزملاؤه نشرت مؤخرا نتائج دراستهم في "الفيزياء الطبيعة."

الكم التورط هو واحد من أكثر طبيعة منافية لميكانيكا الكم، عندما يتم إعداد اثنين أو أكثر من فوتونات أو جسيمات أخرى بطريقة معينة، يحدث التشابك، وسيلة بحيث أنها ترتبط ارتباطا وثيقا في الطبيعة، والأداء وحدة. تحديد قياسها من الدول الكم من الجسيمات المتشابكة حيث تحديد تلقائيا في حالة من الجسيمات المتشابكة أخرى، حتى لو اثنين من اتجاهين متعاكسين من الجسيمات يقع الكون. تشابك الكم الكبير من المعلومات برنامج الأساسية، بما في ذلك حساب الكم والتشفير. في كثير من الحالات، وهما متشابكا الفوتونات وجود الطول الموجي مماثلة أو اللون. تشابك - ولكن NIST الباحثين عن عمد اقتران غريب بين الفوتونات في ألوان مختلفة جدا. وقال سرينيفاسان: نريد أن الفوتونات من الفوتونات مرئية وصلات الاتصالات. فوتونات الضوء لصالح المعلومات المخزنة في نظم نووية، والاتصال هو القريب من الأشعة تحت الحمراء الفوتونات، والمشي جيد في خسائر إشارة منخفضة في الألياف البصرية.

الباحثون نيست ميكرون تصميم دقيق للهندسة مرنان عصابة لإنتاج زوج من الفوتونات المتشابكة (جسيمات الضوء)، لديهم اثنين من ألوان مختلفة أو أطوال موجية. تنبعث مضخة ضوء الليزر (منطقة البنفسجي من تجويف) في الأطوال الموجية المرئية (بقع حمراء خارج تجويف) توليد زوج من الفوتونات في الفوتون، والجزء الآخر وجود الاتصالات الضوئية (بالقرب من الأشعة تحت الحمراء) الطيف الموجي ( لوحات زرقاء). الصورة :. S كيلي / NIST

من أجل التفاعل مع الأنسب لالفوتون الكم نظام تخزين المعلومات، ويحتاج الفريق إلى ذروة الضوء عند طول موجي معين، بدلا من تشكيل وتوزيع أكثر تشتتا أوسع. من أجل إنتاج التشابك، وبنى فريق البحث مخصص خاص البصرية "يهمس معرض": مرنان السيليكون نانو الحجم، فإنه يمكن توجيه الضوء على المدرج الصغير، تماما مثل الموجات الصوتية تتدفق على الجدار المنحني مثل نشر دون عوائق، مثل قبة كاتدرائية القديس بولس. في مثل هذا الهيكل المنحني، ويسمى صوت يهمس الممر، في حين أن الرجل جدار يقف هو سهلة لسماع صوت خافت قادم من الجانب الآخر من الجدار. عندما موجات الليزر المحددة مباشرة في التجويف، وسيكون هناك متشابكا للفوتونات مرئية والأشعة تحت الحمراء القريبة.

وهناك نوع معين من التورط المستخدمة في التجربة، ودعا في الوقت - الطاقة التشابك، والوقت والطاقة التي تولدها أزواج الفوتون المرتبطة. وقال لو: نحن برزت كيفية تصميم هذه الممرات يهمس مرنان لتوليد الكثير من ما نريد، أي ما يقرب من الضوضاء في الخلفية وغيرها من ضوء دخيلة، وأكد الباحثون أنه حتى لو تمر الفوتونات التواصل من خلال عدة كيلومترات من الألياف البصرية، لا تزال هناك متشابكا. في المستقبل، اثنين اثنين الكم تشابك ملزمة لذاكرة الفوتونات المتشابكة الكامنة يمكن نقلها إلى الذاكرة الكم. ويسمى هذا الأسلوب "مبادلة التشابك" الذي يسمح للذاكرة من المعتاد في مسافة أطول تتشابك مع بعضها البعض. وقال سرينيفاسان: مساهمتنا هي العثور على مصدر ضوء الكم وجود العقار المناسب، فإنه يمكن تحقيق هذه الورطة طويلة.

الديباج بارك - العلوم العلوم الشعبية | البحوث / من: معهد الولايات المتحدة الوطني للمعايير والتكنولوجيا / بن P. شتاين

دورية الأدب المرجعي: "الطبيعة الفيزياء"

دوى: 10.1038 / s41567-018-0394-3

الديباج بارك - نقل الفضاء الأميركية والعلوم للملاحة الفضائية

شاهد أدناه (المزيد)