เว็บสล็อต , สล็อตแตกง่าย วงจรตัวนำยิ่งยวดอย่างง่ายปล่อยโฟตอนหลายตัว

เว็บสล็อต , สล็อตแตกง่าย แหล่งโฟตอนหลายแหล่ง ภาพกล้องจุลทรรศน์แบบออปติคัล ต้นทางแสดงจุดเชื่อมต่อ Josephson (ภาพหลักและสิ่งที่ใส่เข้าไป) ที่เชื่อมต่อกับคอยล์เรโซเนเตอร์ นักวิจัยในฝรั่งเศสและเยอรมนีได้สร้างวงจรบนชิปที่สามารถผลิตโฟตอนไมโครเวฟได้มากถึงหกโฟตอน Gerbold Ménard และ Ambroise Peugeot ที่มหาวิทยาลัย Paris-Saclayและเพื่อนร่วมงานสร้างอุปกรณ์โดยเชื่อมต่อทางแยก 

Josephson กับเครื่องสะท้อนคลื่นไมโครเวฟ 

แม้ว่าทีมวิจัยไม่ได้ระบุว่าโฟตอนถูกพันกัน แต่การวิจัยก่อนหน้านี้ชี้ให้เห็นว่าอุปกรณ์นี้อาจเป็นแหล่งของโฟตอนที่พันกันหลายตัว ความสามารถในการผลิตโฟตอนที่พันกันเป็นคู่มีความสำคัญต่อเทคโนโลยีควอนตัมหลายอย่าง ส่วนใหญ่มักเกี่ยวข้องกับเทคนิคที่เรียกว่าการแปลงค่าพารามิเตอร์ลง (parametric down-conversion) 

โดยที่โฟตอนเดียวจะถูกแบ่งออกเป็นโฟตอนพลังงานต่ำสองโฟตอนหลังจากมีปฏิสัมพันธ์กับตัวกลางทางแสงที่ไม่เป็นเชิงเส้น เทคนิคนี้สามารถใช้เพื่อผลิตโฟตอนที่พันกันจำนวนมากขึ้น แต่ระบบดังกล่าวจะมีขนาดใหญ่และซับซ้อน

Ménard, เปอโยต์ และเพื่อนร่วมงานได้แสดงให้เห็นว่าสามารถผลิตโฟตอนหลายตัวได้ง่ายขึ้นมากโดยใช้วงจรตัวนำยิ่งยวดอย่างง่ายที่ประกอบด้วยตัวเก็บประจุ ตัวเหนี่ยวนำคอยล์ และทางแยกของโจเซฟสัน วงจรถูกสลักลงบนฟิล์มไนโอเบียมหนา 150 นาโนเมตรซึ่งวางลงบนพื้นผิวควอทซ์ ไนโอเบียมเป็นตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิต่ำ

อุปกรณ์ควอนตัมอย่างง่าย ชุมทางโจเซฟสันเป็นอุปกรณ์ควอนตัมธรรมดาที่มีตัวนำยิ่งยวดสองตัวคั่นด้วยฉนวนกั้นบางๆ เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้าข้ามทางแยก คู่อิเล็กตรอนของคูเปอร์ – ตัวพาประจุที่รับผิดชอบด้านตัวนำยิ่งยวด – สามารถลอดอุโมงค์ผ่านสิ่งกีดขวางได้ ในกระบวนการนี้ พวกมันได้รับพลังงานจำนวนหนึ่งซึ่งเป็นสัดส่วนกับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ กระตุ้นระดับพลังงานให้สูงขึ้น

ตัวเก็บประจุและขดลวดเหนี่ยวนำ

ถูกปรับเพื่อให้วงจรสะท้อนที่ความถี่ของโฟตอนไมโครเวฟ เมื่อคูเปอร์คู่ไหลผ่านวงจร พลังงานส่วนเกินจะถูกแปลงเป็นโฟตอนไมโครเวฟหนึ่งตัวหรือมากกว่า ซึ่งแต่ละตัวมีความถี่เท่ากันกับวงจร จำนวนโฟตอนที่ปล่อยออกมาขึ้นอยู่กับพลังงานของคูเปอร์คูเปอร์ และด้วยเหตุนี้จึงขึ้นกับแรงดันไฟฟ้าข้ามทางแยกโจเซฟสัน การเพิ่มแรงดันไฟฟ้าจะเพิ่มจำนวนโฟตอนที่ปล่อยออกมา และด้วยการทำเช่นนี้ ทีมงานสามารถสร้างโฟตอนได้ถึงหกตัวในแต่ละครั้ง

ในการทดลองครั้งก่อน ทีมงานได้แสดงให้เห็นว่าโฟตอนคู่ที่สร้างขึ้นในลักษณะนี้จะพันกัน ดังนั้นจึงอาจมีประโยชน์ในเทคโนโลยีควอนตัม หากปรากฎว่าโฟตอนหลายตัวเข้าไปพัวพันกัน สักวันหนึ่ง เทคนิคนี้อาจนำไปใช้ในแอพพลิเคชั่นที่หลากหลาย รวมถึงการสื่อสารควอนตัมที่ปลอดภัยและการคำนวณควอนตัม

นักวิจัยได้พิจารณาระบบควอนตัมที่ง่ายมาก โดยที่ควอนตัมบิตสองระดับหรือ qubits ได้รับการแปลงแบบสุ่มสองคิวบิต พวกเขาแสดงให้เห็นว่าความซับซ้อนของควอนตัมของสถานะของ qubits เพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรงในเวลาจนกระทั่งถึงค่าความอิ่มตัวของสีในช่วงเวลาดึกมากซึ่งขึ้นอยู่กับจำนวน qubits แบบทวีคูณ รูปแบบนี้สะท้อนให้เห็นถึงวิธีการที่ปริมาตรของรูหนอนเติบโตขึ้นอย่างแม่นยำ

ปัจจัยที่ซับซ้อนในการทำงานคือความซับซ้อนของควอนตัม ซึ่งในกรณีนี้คือจำนวนขั้นต่ำของการดำเนินการสองคิวบิตที่ต้องทำเพื่อให้ได้สถานะใดสถานะหนึ่ง ซึ่งประเมินได้ยาก อันที่จริง แทบเป็นไปไม่ได้เลยที่จะรู้ว่ามีทางลัดในการสร้างสถานะเดียวกันด้วยการดำเนินการที่น้อยลงหรือไม่

การพิจารณามอบฉันทะ

นักวิจัยพบวิธีแก้ปัญหานี้โดยพิจารณาจากปริมาณพร็อกซี่แทน: มิติของพื้นที่ของสถานะที่เป็นไปได้ทั้งหมดที่ระบบสามารถเข้าถึงได้โดยการดำเนินการNสองคิวบิต หากพวกเขาสามารถแสดงให้เห็นว่า “มิติที่เข้าถึงได้” นี้เพิ่มขึ้นในการดำเนินการแต่ละครั้ง นั่นจะเป็นการพิสูจน์ว่าสถานะส่วนใหญ่ที่ท่วมท้นไม่สามารถเข้าถึงได้ด้วยการดำเนินการ น้อยกว่า N ดังนั้น การดำเนินการแบบสุ่มในสถานะเริ่มต้นจะสร้างสถานะโดยทั่วไปที่มีความซับซ้อนซึ่งเพิ่มขึ้นในการดำเนินการแต่ละครั้ง

คลาสปฏิบัติการที่เรียบง่ายอย่างน่าประหลาดใจ ที่เรียกว่า Clifford unitaries เป็นกุญแจสำคัญในการพิสูจน์ “หน่วยคลิฟฟอร์ดมีอยู่ทั่วไปในข้อมูลควอนตัม” Haferkamp อธิบาย “แต่แอปพลิเคชันนี้ยังคงน่าแปลกใจสำหรับฉันเนื่องจาก [แม้จะมีความซับซ้อนของรัฐที่ได้รับการจัดการ] การรวมตัวของ Clifford เองก็มีความซับซ้อนของวงจรต่ำมาก” ด้วยเครื่องมือนี้ เขาและเพื่อนร่วมงานของเขาได้แสดงให้เห็นว่ามิติที่สามารถเข้าถึงได้ – และด้วยเหตุนี้ความซับซ้อนของควอนตัม – เพิ่มขึ้นในการดำเนินการแต่ละครั้ง จนกระทั่งถึงค่าสูงสุดหลังจากเวลาผ่านไปนานเป็นทวีคูณ “ไม่มีใครสามารถโกงธรรมชาติได้” Haferkamp สรุป “วิวัฒนาการที่ยาวนานไม่สามารถย้อนกลับได้ในเวลาที่สั้นลงอย่างมาก ไม่มี ‘ทางลัด’”

ถอดรหัสขอบฟ้าควอนตัม ในขณะที่การศึกษาครั้งใหม่นี้เป็นครั้งแรกที่แสดงให้เห็นถึงการเติบโตเชิงเส้นของความซับซ้อนของควอนตัมสำหรับวงจร qubit แบบสุ่ม แนวคิดเรื่องความซับซ้อนของควอนตัมที่ Haferkamp และเพื่อนร่วมงานใช้นั้นค่อนข้างทั่วไปน้อยกว่าที่พิจารณาใน กระดาษปี 2559 โดยFernando Brandãoและเพื่อนร่วมงาน ทฤษฎีบทปัจจุบันจึงแข็งแกร่งกว่าผลลัพธ์ก่อนหน้านี้และอ่อนแอกว่าในบางวิธี อย่างไรก็ตาม 

วงจรควอนตัมแบบสุ่มเป็นเพียงโมเดลของเล่นสำหรับสถานะเขตแดนที่ปรากฏในตัวอย่างของหลักการโฮโลแกรม ซึ่งอาจทำให้กระจ่างเกี่ยวกับแรงโน้มถ่วงควอนตัม และแนวทางอื่นๆ ที่ได้ผลกำลังถูกติดตามควบคู่กันไป ดังนั้น ผลลัพธ์เหล่านี้จึงเป็นขั้นตอนที่สำคัญแต่เป็นเบื้องต้นในการแก้ปัญหาความขัดแย้งในการเติบโตของรูหนอน ในคำพูดของ Haferkamp งานของทีมให้ “การตรวจสอบสภาพจิตใจ” ที่สำคัญสำหรับวิธีแก้ปัญหาที่เสนอสำหรับความขัดแย้ง กล่าวคือปริมาณนั้นเทียบเท่ากับความซับซ้อน

ความประทับใจของศิลปินที่มีต่อชิปตัวนำยิ่งยวด กลุ่มนักฟิสิกส์ระดับนานาชาติได้แสดงให้เห็นว่าชั้นวัสดุกลควอนตัมบาง ๆ ที่ประกบระหว่างตัวนำยิ่งยวดสองชิ้นสามารถนำไฟฟ้าที่มีหรือไม่มีความต้านทานขึ้นอยู่กับทิศทางของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ ทีมงานกล่าวว่า “Josephson diode” ใหม่นี้ทำงานโดยปราศจากสนามแม่เหล็กและอาจนำไปสู่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์รุ่นใหม่ที่เร็วและประหยัดพลังงานมากขึ้น เว็บสล็อต , สล็อตแตกง่าย