ไอของรูบิเดียมทำให้มีหน่วยความจำควอนตัมที่ดี

ไอของรูบิเดียมทำให้มีหน่วยความจำควอนตัมที่ดี

การค้นหาวิธีที่เชื่อถือได้ในการ จัดเก็บข้อมูลควอนตัมเป็นหัวใจสำคัญของความพยายามในการสร้างอินเทอร์เน็ตควอนตัม ข้อมูลควอนตัมไม่สามารถคัดลอกหรือขยาย ซึ่งแตกต่างจากข้อมูลแบบดั้งเดิม และในขณะที่อินเทอร์เน็ตแบบดั้งเดิมส่งข้อมูลผ่านเทคโนโลยีที่พัฒนาแล้ว เช่น เราเตอร์และสวิตช์ที่เชื่อมโยงใยแมงมุมของสายไฟและสายเคเบิล โครงสร้างพื้นฐานของอินเทอร์เน็ตควอนตัมยังอยู่

ในระหว่าง

การก่อสร้าง ในทำนองเดียวกัน ระบบอิเล็กทรอนิกส์แบบดั้งเดิมทุกชิ้นมีบัฟเฟอร์ซึ่งข้อมูลสามารถอยู่ได้ชั่วคราวก่อนที่จะประมวลผล แต่การหาวิธี “จดจำ” สถานะควอนตัมที่เปราะบางนั้นเป็นความท้าทายที่มีมาอย่างยาวนาน นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยบาเซิล ประเทศสวิตเซอร์แลนด์ ได้สาธิตหน่วยความจำ

ควอนตัมดังกล่าวแล้ว ในการทดลองของพวกเขา หลอดแก้วที่บรรจุก๊าซรูบิเดียม (เซลล์ไอระเหย) จะรับโฟตอนที่เข้ามาเพื่อขนส่งข้อมูลควอนตัม เก็บข้อมูลนั้นไว้ชั่วคราว แล้วสร้างโฟตอนใหม่เพื่อนำข้อมูลออกไป ยิ่งไปกว่านั้น แตกต่างจากระบบควอนตัมอื่นๆ ตรงที่หน่วยความจำควอนตัมเซลล์ไอระเหย

สามารถทำงานได้ที่อุณหภูมิห้องหรือสูงกว่านั้น และประกอบค่อนข้างง่าย ทำให้เป็นตัวเลือกที่สมบูรณ์แบบสำหรับการปรับใช้ในเครือข่ายควอนตัมโฟตอนระหว่างทางฟีเจอร์หลักที่ทำให้การสื่อสารควอนตัมมีความท้าทายก็เป็นส่วนสำคัญที่ดึงดูดใจเช่นกัน เนื่องจากข้อมูลที่เก็บไว้ในสถานะควอนตัมของโฟตอน

ไม่สามารถคัดลอกได้ (ไม่เหมือนกับสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ที่ส่งผ่านสายเคเบิล) บุคคลที่สามที่เป็นอันตรายจึงไม่สามารถสกัดกั้นข้อมูลควอนตัมโดยไม่แจ้งเตือนผู้ส่งหรือผู้รับอย่างไรก็ตาม เนื่องจากไม่สามารถคัดลอกข้อมูลควอนตัมได้ จึงไม่สามารถขยายได้อย่างรวดเร็ว หากไม่มีการขยาย

สัญญาณ สัญญาณที่เดินทางตามสายเคเบิลใยแก้วนำแสงจะอ่อนลงตามระยะทาง ซึ่งจะจำกัดการรับส่งข้อมูลให้ไม่เกิน 2-300 กิโลเมตรวิธีหนึ่งในการหลีกเลี่ยงปัญหานี้คือการแนะนำตัวทำซ้ำระหว่างผู้ส่งและผู้รับ เครื่องทวนสัญญาณสองตัวสามารถแลกเปลี่ยนโฟตอนเพื่อเข้าไปพัวพันกับความทรงจำ

ที่เกี่ยวข้องได้ 

จากนั้นสิ่งกีดขวางที่ใช้ร่วมกันสามารถใช้เพื่อส่งข้อมูลทางไกลจากปลายด้านหนึ่งไปยังอีกด้านหนึ่ง

การจัดเก็บและดึงโฟตอนเนื่องจากเราเตอร์ถ่ายทอดข้อมูลควอนตัม พวกเขาต้องการวิธีการจัดเก็บข้อมูลชั่วคราวก่อนที่จะส่งต่ออย่างปลอดภัยไปยังสถานีถัดไป นี่คือที่มาของความทรงจำควอนตัม

สำหรับการทดลองในเมืองบาเซิล นักวิจัยเริ่มต้นด้วยการทำให้อะตอมของรูบิเดียมในเซลล์ไอกลายเป็นสถานะพื้น เมื่อโฟตอนที่เข้ามาจากแหล่งกำเนิดโฟตอนเดี่ยวมีปฏิสัมพันธ์กับอะตอมรูบิเดียมในเซลล์นี้ อะตอมจะเข้าสู่สถานะควอนตัมซ้อนทับ กระบวนการนี้สามารถย้อนกลับได้เพื่อทำให้เซลล์ไอ

ปล่อยโฟตอนที่มีข้อมูลที่เพิ่งดูดกลืนเข้าไปแม้ว่าความทรงจำควอนตัมจะเป็นเป้าหมายในการศึกษาที่ได้รับความนิยม แต่ก่อนหน้านี้ยังไม่มีวิธีใดที่จะใช้งานหน่วยความจำเหล่านี้ได้อย่างน่าเชื่อถือที่อุณหภูมิห้องหรือสูงกว่านั้น ตามที่ผู้เขียนหลักของบทความเกี่ยวกับการวิจัย อุปกรณ์ที่ใช้อะตอม

เย็นได้แสดงให้เห็นถึงส่วนต่อประสานที่มีประสิทธิภาพระหว่างแหล่งที่มาของโฟตอนและความทรงจำ อย่างไรก็ตาม การทดลองเหล่านี้ช้าและมีแบนด์วิธต่ำ นอกจากนี้ การตั้งค่าหน่วยความจำอะตอมเย็นนอกห้องปฏิบัติการยังยุ่งยากอีกด้วย การใช้เซลล์ไอระเหยช่วยให้มั่นใจได้ว่าอุปกรณ์จะใช้งานได้

เหนืออุณหภูมิห้องในกรณีการใช้งานที่หลากหลาย ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญเมื่อคุณ “พิจารณาว่าหน่วยความจำถูกใช้อย่างแพร่หลายอย่างไรในระบบเครือข่ายและการสื่อสารแบบคลาสสิก” กล่าวเสริมโดยสังเกตว่า โครงสร้างพื้นฐานยังต้องแข็งแรงมากความท้าทายเพิ่มเติมเกี่ยวกับความทรงจำจากเซลล์ไอ

คือการอ่านโฟตอนหลังการจัดเก็บ หน่วยความจำจะมีความหมายก็ต่อเมื่อข้อมูลที่เก็บไว้ในนั้นสามารถอ่านได้อย่างน่าเชื่อถือ แต่ในเซลล์ไอระเหย อะตอมจะชนกันเองและกับผนังเซลล์ ทำให้คุณภาพของโฟตอนที่ปล่อยออกมาลดลง ด้วยการพัฒนาเทคนิคเพื่อลดสัญญาณรบกวนที่อ่านออก Buser 

และทีมของเขา

 มีวิธีตรงไปตรงมาในการปรับปรุงผลการแข่งขันของทีม “การทดลองที่เผยแพร่อาศัยเซลล์รูบิเดียมที่ค่อนข้างธรรมดาซึ่งมีขายในท้องตลาด การร่วมมือกับผู้เชี่ยวชาญด้านเซลล์ไอระเหยสามารถช่วยให้หัวใจของการทดลองเหมาะสมกับวัตถุประสงค์มากขึ้น” เขากล่าว 

การเคลือบเซลล์ด้วยสารเช่นพาราฟินยังช่วยบรรเทาข้อมูลควอนตัมที่สูญหายเนื่องจากอะตอมชนกับผนังเซลล์ ในความเป็นจริง Buser มองโลกในแง่ดีว่าเวลาในการจัดเก็บข้อมูลสำหรับหน่วยความจำอาจถึงค่าตามลำดับของวินาที ซึ่งเขาตั้งข้อสังเกตว่า “เป็นนิรันดร์อย่างแท้จริงสำหรับโฟตอน”

แต่เมื่อแบบจำลองของบอร์ได้รับการศึกษาและฝึกฝนโดยนักฟิสิกส์ชั้นนำในสมัยนั้น บางอย่างก็ปรากฏชัดขึ้น ผลที่ตามมาของการหาปริมาณของวงโคจร ปรากฏว่าส่วนประกอบของโมเมนตัมเชิงมุมของวงโคจรของอิเล็กตรอนในทิศทางใดทิศทางหนึ่งจะต้องถูกหาปริมาณด้วย โดยเฉพาะอย่างยิ่ง 

ตามแบบจำลองของบอร์ อิเล็กตรอนในออร์บิทัลที่มีพลังงานต่ำที่สุดควรมีโมเมนตัมเชิงมุมเพียงสองค่าตามทิศทางใดก็ได้ ค่าเหล่านี้จะชี้ไปในทิศทางตรงกันข้ามในอวกาศ โดยไม่อนุญาตให้ใช้ค่ากลาง

ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า  ซึ่งถูกมองว่าแปลกประหลาดยิ่งกว่าการหาปริมาณในวงโคจรเสียอีก

ในความเป็นจริง ไม่เชื่อในแบบจำลองของ Bohr มากเสียจนเขาสาบานว่าจะเลิกใช้ฟิสิกส์ถ้ามันพิสูจน์ได้ว่าถูกต้อง ในปี 1914 หลังจากที่สเติร์นแยกบริษัทกับไอน์สไตน์และเข้าร่วมในมหาวิทยาลัยแฟรงก์เฟิร์ตแห่งใหม่ เขามีโอกาสในทางปฏิบัติที่จะทดสอบการวัดปริมาณอวกาศ สเติร์นตระหนักว่าหากโมเมนตัมเชิงมุมของวงโคจรของอิเล็กตรอนแสดงปริมาณเชิงพื้นที่

Credit : เว็บแท้ / ดัมมี่ออนไลน