คอมพิวเตอร์ควอนตัม
นักวิจัยใช้ Quantum Entanglement เพื่อให้ได้ "Ultrabroadband"
นักวิจัยจากมหาวิทยาลัย Rochester ได้ควบคุมการพัวพันของควอนตัมเพื่อให้ได้แบนด์วิธขนาดใหญ่อย่างไม่น่าเชื่อ พวกเขาทำสิ่งนี้โดยใช้อุปกรณ์นาโนโฟโตนิกแบบฟิล์มบาง
วิธีการใหม่นี้อาจนำไปสู่ความไวและความละเอียดที่เพิ่มขึ้นสำหรับการทดลองในด้านมาตรวิทยาและการตรวจจับ เช่นเดียวกับการเข้ารหัสข้อมูลในมิติที่สูงขึ้นในเครือข่ายควอนตัมสำหรับการประมวลผลข้อมูลและการสื่อสาร
งานวิจัยที่ตีพิมพ์ใน จดหมายทางกายภาพความคิดเห็น.
ควอนตัมพัวพัน
การพันกันของควอนตัมเกิดขึ้นเมื่ออนุภาคควอนตัมสองตัวเชื่อมต่อกัน และอาจเกิดขึ้นได้แม้ว่าจะอยู่ห่างจากกันมากก็ตาม การสังเกตอนุภาคหนึ่งส่งผลต่ออีกอนุภาคหนึ่ง ซึ่งแสดงให้เห็นว่าพวกมันสื่อสารกันอย่างไร
เมื่อใดก็ตามที่โฟตอนเข้าไปในภาพและเข้าไปพัวพันกับสิ่งกีดขวาง ก็ยังมีความเป็นไปได้อีกมากมาย ตัวอย่างเช่น ความถี่ของโฟตอนสามารถพันกันและสามารถควบคุมแบนด์วิธได้
เฉียง ลิน เป็นศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมไฟฟ้าและคอมพิวเตอร์
"งานนี้แสดงให้เห็นถึงการก้าวกระโดดครั้งสำคัญในการผลิตควอนตัมพัวพันแบบอัลตราบรอดแบนด์บนชิปนาโนโฟโตนิก" Lin กล่าว “และแสดงให้เห็นถึงพลังของนาโนเทคโนโลยีในการพัฒนาอุปกรณ์ควอนตัมในอนาคตสำหรับการสื่อสาร การประมวลผล และการตรวจจับ”
ความยุ่งเหยิงของบรอดแบนด์ของแสง
อุปกรณ์ในปัจจุบันมักอาศัยการแบ่งคริสตัลจำนวนมากออกเป็นส่วนเล็กๆ เพื่อสร้างแสงที่พันกันในบรอดแบนด์ แต่ละส่วนเหล่านี้จะแตกต่างกันเล็กน้อยในคุณสมบัติทางแสงและสร้างความถี่ที่แตกต่างกันของคู่โฟตอน เมื่อรวมความถี่เหล่านี้เข้าด้วยกัน จะทำให้ได้รับแบนด์วิธที่ใหญ่ขึ้น
Usman Javid เป็นนักศึกษาปริญญาเอกจาก Lin's Lab และเป็นผู้เขียนรายงานฉบับนี้
“สิ่งนี้ค่อนข้างไม่มีประสิทธิภาพและต้องแลกกับความสว่างและความบริสุทธิ์ของโฟตอนที่ลดลง” Javid กล่าว “จะมีการประนีประนอมระหว่างแบนด์วิธและความสว่างของคู่โฟตอนที่สร้างขึ้น และเราต้องเลือกระหว่างทั้งสอง เราได้หลีกเลี่ยงข้อดีนี้โดยสิ้นเชิงด้วยเทคนิคทางวิศวกรรมการกระจายตัวของเรา เพื่อให้ได้ทั้งสองอย่าง: แบนด์วิธที่สูงเป็นประวัติการณ์และมีความสว่างสูงเป็นประวัติการณ์”
อุปกรณ์นาโนโฟโตนิกลิเธียมไนโอเบตแบบฟิล์มบางที่พัฒนาขึ้นใหม่ซึ่งสร้างขึ้นโดยทีมงานอาศัยท่อนำคลื่นเดี่ยวที่มีขั้วไฟฟ้าทั้งสองด้าน แม้ว่าอุปกรณ์เทกองอาจมีเส้นผ่านศูนย์กลางเป็นมิลลิเมตร แต่อุปกรณ์แบบฟิล์มบางก็น่าประทับใจอย่างยิ่งด้วยความหนา 600 นาโนเมตร ทำให้มีพื้นที่หน้าตัดเล็กกว่าคริสตัลเทกองถึงล้านเท่า ทำให้การแพร่กระจายของแสงมีความไวอย่างยิ่งต่อขนาดของท่อนำคลื่น
อาจมีการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญเกิดขึ้นกับเฟสและความเร็วกลุ่มของแสงที่แพร่กระจายผ่านอุปกรณ์โดยมีความแปรผันเพียงไม่กี่นาโนเมตร ด้วยเหตุนี้ อุปกรณ์จึงสามารถควบคุมแบนด์วิธซึ่งกระบวนการสร้างคู่จะจับคู่โมเมนตัมได้
“เราสามารถแก้ปัญหาการปรับพารามิเตอร์ให้เหมาะสมเพื่อค้นหาเรขาคณิตที่เพิ่มแบนด์วิธนี้ให้สูงสุดได้” Javid กล่าว
การปรับใช้อุปกรณ์
ทีมงานมีอุปกรณ์ที่พร้อมสำหรับการใช้งานในการทดลองในห้องปฏิบัติการ แต่ถ้าจะใช้ในเชิงพาณิชย์ พวกเขาจะต้องสร้างกระบวนการผลิตที่มีประสิทธิภาพและราคาถูกกว่า
การผลิตลิเธียมไนโอเบตยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น และต้องปรับปรุงด้านการเงิน
ทีมงานวิจัยร่วมกับผู้เขียนร่วม Jingwei Ling, Mingxiao Li และ Yang He จากภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้าและคอมพิวเตอร์ โครงการนี้ยังรวมถึง Jeremy Staffa จากสถาบันทัศนศาสตร์ด้วย
