بر طبق تحقیقات اخیر دانشمندان، خوشه‌های کوچکی از اتم‌ها که به‌نقاط کوانتومی معروفند، ممکن است به‌عنوان محیطی عالی برای انتقال بی‌درنگ اطلاعات کوانتومی (quantum teleportation) به‌کار گرفته شوند. انتقال بی‌درنگ اطلاعات کوانتمی یک پدیده فیزیکی است که با استفاده از آن می‌توان اطلاعات را بدون پیمودن فاصله فیزیکی بین دو نقطه انتقال داد. محققان دانشگاه صنعتی نانیانگ در سنگاپور، از نقاط کوانتومی به‌عنوان منبعی برای انتقال بی‌درنگ اطلاعات استفاده کرده‌اند.
انتقال بی‌درنگ اطلاعات با استفاده از نقاط کوانتومی
|
بر طبق تحقیقات اخیر دانشمندان، خوشه‌های کوچکی از اتم‌ها که به‌نقاط کوانتومی معروفند، ممکن است به‌عنوان محیطی عالی برای انتقال بی‌درنگ اطلاعات کوانتومی (quantum teleportation) به‌کار گرفته شوند. انتقال بی‌درنگ اطلاعات کوانتمی یک پدیده فیزیکی است که با استفاده از آن می‌توان اطلاعات را بدون پیمودن فاصله فیزیکی بین دو نقطه انتقال داد. محققان دانشگاه صنعتی نانیانگ در سنگاپور، از نقاط کوانتومی به‌عنوان منبعی برای انتقال بی‌درنگ اطلاعات استفاده کرده‌اند |
|
در این بررسی، هدف نقاط کوانتومی غیررسانای ساخته شده از یک نیمه‌هادی مانند سیلیکون بود که دارای قطر متوسطی در حدود یک نانومتر باشند. این نقاط کوانتومی را می‌توان به‌علت رفتار مشابه با اتم‌های مجزا، به عنوان اتم‌های مصنوعی در نظر گرفت. به‌عنوان مثال الکترون‌های داخل یک نقطه کوانتومی غیررسانا می‌تواند مشابه الکترون‌های محدودشده داخل یک اتم منفرد، محدود شوند. بنابراین، یک نقطه کوانتومی را به رغم اینکه دارای صدها و یا هزارها اتم است، می‌توان به عنوان یک حالت کوانتومی منفرد قلمداد کرد. محققان دانشگاه صنعتی نانیانگ در سنگاپور، یک سیستم انتقال بی‌درنگ (teleportation) شامل دو نقطه کوانتومی را مدل‌سازی کرده‌اند. ابتدا آنها درستی این مطلب را بررسی کردند که چگونه فرایند انتقال بی‌درنگ ممکن است به وسیله گیراندازی‌های کوانتومی توجیه شود، در این پدیده، دو یا چند حالت کوانتومی نسبت به‌یک مرجع در حالی که کاملاً از یکدیگر جدا هستند، تعریف می‌شوند. این مدل نشان می‌دهد که پدیده گیراندازی کوانتومی به صحت فرایند انتقال بی‌درنگ وابسته است و افزایش یکی باعث افزایش دیگری می‌شود. این گروه در ادامه ، معادلاتی عمومی توسعه داد که بوسیله آنها، میدان مغناطیسی، فاصله بین دو نقطه کوانتومی و دمای مناسب تعیین می‌شود؛ این عوامل شدیداً به‌اندازه و شکل نقاط کوانتومی وابسته هستند. به طوری که صحت عملکرد این سیستم جهت انتقال اطلاعات بهتر از سیستم‌های غیر کوانتومی بود. این گروه در مورد اینکه اینگونه سیستم‌ها چگونه ممکن است در ارتباط بودن (decoherence) را اداره کنند، نیز مطالعه کرده‌اند. اغلب برهم‌کنش‌های غیر قابل اجتناب یک سیستم کوانتومی با محیط پیرامونش در توافق با فرایند انتقال صورت می‌گیرد. decoherence یا در ارتباط بودن بحث مهمی در علم محاسبات کوانتومی است. با این وجود دو مدل ارائه شده در این مورد، نشان می‌دهد که یک سیستم نقطه کوانتومی با مقدار متوسطی برای deeoherence قادر به‌عمل کردن است. در نهایت، محققان از این مدل برای مطالعه انتقال یک حالت کوانتومی یا مبادله حالت‌های انرژی بین دو نقطه کوانتومی (توانایی لازم برای پردازش اطلاعات کوانتومی) استفاده کردند. آنها نشان دادند که با استفاده از یک سیستم انتقال بی‌درنگ نقطه کوانتومی، ممکن است یک انتقال کامل صورت گیرد؛ به‌این معنی که حالت کوانتومی انتقال داده شده، کاملاً مشابه حالت کوانتومی اولیه در اولین نقطه است. به‌این ترتیب می‌توان از نقطه کوانتومی به عنوان یک منبع جهت انتقال بی‌درنگ و مبادله حالت‌ها استفاده کرد. نتایج این تحقیق در مجله Phys. Rev. B منتشر شده‌است.
|
