top of page
הרשמו לידיעון המקוון שלנו

קבלו עידכונים על מאמרים חדשים והתרחשויות אחרות

תודה על הרשמתך

השתתפו במסע אופן הזמן

Ofan Logo a.png

מסע רב חושי בנבכי הזמן, שבו המרבד העשיר של הציוויליזציות הקדומות מתעורר לחיים ושואב אותנו אל תוכו.  

טלפורטציה קוונטית קרובה למושלמת הודגמה בניסוי פורץ דרך

עודכן: 8 ביוני

שגר אותי, סקוטי! (!Beam me up, Scotty) במחקר שנראה כי הגיע היישר מפרק של "מסע בין כוכבים", צוות חוקרים בינלאומי השיג הישג יוצא דופן בתחום הטלפורטציה הקוונטית. הם ביצעו בהצלחה טלפורטציה קוונטית כמעט מושלמת למרות נוכחות רעש שבדרך כלל משבש את מעבר המצבים הקוונטיים.


טלפורטציה קוונטית היא תהליך שבו מצב של חלקיק קוונטי, או קיוביט, מועבר ממיקום אחד לאחר מבלי לשלוח פיזית את החלקיק עצמו. העברה זו דורשת משאבים קוונטיים, כגון שזירה בין זוג קיוביטים נוסף.

תארו לעצמכם שיש לכם הודעה סודית כתובה על פיסת נייר. אתם רוצים לשלוח את ההודעה הזו למישהו מרוחק מבלי שאף אחד אחר יראה אותה. בטלפורטציה קוונטית, במקום לשלוח פיזית את הנייר, הייתם עושים עותק מדויק של ההודעה במיקום השני בזמן שההודעה המקורית מושמדת. זה דורש מספר משאבים מיוחדים כמו שזירה, שהיא כמו חיבור מסתורי בין שני קיוביטים.


בתרחיש אידיאלי, ניתן לבצע את הטלפורטציה של מצב הקיוביט בצורה מושלמת. עם זאת, בעולם האמיתי, תמיד יש רעש והפרעות, בדיוק כמו האופן שבו הפרעות יכולות לשבש שיחת טלפון או אות רדיו. רעש זה יכול להפחית משמעותית את איכות תהליך הטלפורטציה.


במחקר החדש, שפורסם בכתב העת Science Advances, מדענים מאוניברסיטת טורקו בפינלנד ומאוניברסיטת המדע והטכנולוגיה של סין פיתחו שיטת טלפורטציה קוונטית חדשה שמתגברת על הרעש הזה ומשיגה שיעור הצלחה גבוה. המפתח להצלחתם הוא השימוש בשזירה היברידית רב-חלקית (multipartite hybrid entanglement), שזה כמו לשזור את הקיוביטים בצורה מבוקרת עם הסביבה המקומית שלהם.


"העבודה מבוססת על רעיון של חלוקת שזירה - לפני הפעלת פרוטוקול הטלפורטציה - מעבר לקיוביטים המשמשים, כלומר, ניצול השזירה ההיברידית בין דרגות חופש פיזיות שונות", אומר מחבר המחקר ג'ירקי פילו (Jyrki Piilo), פרופסור מאוניברסיטת טורקו, בהצהרה לתקשורת.


חשבו על זה כך: דמיינו שיש לכם הודעה סודית כתובה על פיסת נייר, ויש לכם גם מידע נוסף כתוב על פיסת נייר נפרדת. על ידי שילוב קפדני של שתי פיסות המידע הללו, אתם יכולים ליצור דרך חדשה ויציבה יותר לשליחת ההודעה הסודית שמושפעת פחות מהפרעות או רעש מבחוץ.


בניסוי שלהם השתמשו החוקרים בפוטונים כדי לקודד את הקיוביטים, כאשר הקיטוב של הפוטונים מייצג את המצבים הקוונטיים והתדרים שלהם הפועלים כסביבות המקומיות. הם הנדסו בקפידה את הקורלציות הראשוניות בין הקיטוב והתדר של הפוטונים כדי ליצור מצב שזירה היברידי רב-חלקי זה.


התהליך פועל באופן הבא: השולח מעביר את הפוטון שלו ל-dephasing מבוקר, המבטל את הקורלציות הראשוניות. לאחר מכן הם מבצעים מדידה משותפת של חלקם בזוג השזור והקיוביט שיועבר בטלפורטציה. מדידה זו לא רק שוזרת את הקיוביטים של השולח אלא גם הופכת מרחוק את השזירה ההיברידית לשזירת קיוביט-סביבה מקומית בצד המקלט. לבסוף, המקלט מיישם פעולה ספציפית המבוססת על תוצאת המדידה של השולח ומעביר את הפוטון שלו ל-dephasing, מה שממיר באופן מפליא את שזירת הקיוביט-סביבה למצב הקוונטי הרצוי.

הצוות הדגים את הפרוטוקול באמצעות הגדרה אופטית והעביר בהצלחה טלפורטציה של מצבים קוונטיים שונים עם דיוק עקבי החורג מהגבול הקלאסי, אפילו בנוכחות דה-קוהרנטיות - הרעש וההפרעות במצבים קוונטיים. יש לציין שהפרוטוקול שלהם אינו מחייב את הקיוביטים השזורים להפר את משפט בל, מדד סטנדרטי של קורלציות לא מקומיות, במהלך המדידה המשותפת. זוהי סטייה משמעותית מהדעה הרווחת, הגורסת שקורלציות לא מקומיות חזקות נחוצות לטלפורטציה קוונטית מוצלחת.


"בעוד שעשינו ניסויים רבים על היבטים שונים של פיזיקת הקוונטים עם פוטונים במעבדה שלנו, זה היה מאד מרגש ומתגמל לראות את ניסוי הטלפורטציה המאד מאתגר הזה מושלם בהצלחה", אומר מחבר המחקר ד"ר זאו-די ליו (Dr. Zhao-Di Liu), מאוניברסיטת המדע והטכנולוגיה של סין.


ההשלכות של עבודה זו הולכות מעבר לטלפורטציה קוונטית. היכולת לרתום שזירה היברידית רב-חלקית ולהפוך אותה לקורלציות קוונטיות שימושיות פותחת אפשרויות חדשות לעיבוד מידע קוונטי ותקשורת. לדוגמה, חוקרים מציעים שניתן להשתמש בטכניקה שלהם כדי להעביר כל מצב ריבוי קיוביטים על פני סביבות dephasing, מה שעלול להתעלות מעל המגבלות של תת-מרחבים נטולי דה-קוהרנטיות.


בעוד שהמחקר הנוכחי הוא הדגמה של הוכחה לקונספט, הוא מניח את הבסיס למחקר עתידי על תפקידה של שזירה היברידית במאבק בדה-קוהרנטיות. עבודת הצוות גם מדגישה את החשיבות של הכנת המצב בטכנולוגיות קוונטיות ושופכת אור חדש על הרעיון של מיחזור שזירה.


ככל שהטכנולוגיות הקוונטיות ממשיכות להתקדם, היכולת להתגבר על דה-קוהרנטיות ולשמור על האופי העדין של מצבים קוונטיים הופכת מכרעת יותר ויותר. מחקר פורץ דרך זה מציע גישה חדשה ומבטיחה להשגת מטרה זו, וסוללת את הדרך למערכות תקשורת וחישוב קוונטיות חזקות ויעילות יותר. עם מחקר ופיתוח נוספים, הכוח של שזירה היברידית רב-חלקית עשויה לעזור לנצל את מלוא הפוטנציאל של טכנולוגיות קוונטיות ולקרב אותנו לעתיד קוונטי זמין.

מקורות:

167 צפיות0 תגובות

Comments


בקרו בחנות שלנו

הגמל המעופף מביא לכם פריטים יוצאי דופן ומותרות של ימי קדם אל מפתן דלתכם, כמו גם כלים ועזרים למסעות מחקר והרפתקה.

Site banner copy_edited.png
bottom of page