UIUC fizikçileri gürültüyü bir Lambda kuantum belleğinde analiz ediyor
Gelecekte, iletişim ağları ve bilgisayarlar, kuantum mekaniğinin mikroskobik yasalarıyla yönetilen nesnelerde depolanan bilgileri kullanacak. Bu yetenek, büyük ölçüde geliştirilmiş güvenlik ve benzeri görülmemiş güce sahip bilgisayarlar ile bağlantıyı destekleyebilir. Bu teknolojilerin hayati bir bileşeni, istendiğinde geri alınacak kuantum bilgisini depolayabilen bellek cihazları olacaktır.
Urbana-Champaign, Illinois Üniversitesi’nde fizik profesörü olan Virginia Lorenz, ışığın büyük bir atom koleksiyonuyla etkileşimine dayanan umut verici bir teknoloji olan Lambda tipi optik kuantum bellek cihazları üzerinde çalışıyor. Yüksek lisans öğrencisi Kai Shinbra ile sıcak metal buhara dayalı bir cihaz geliştiriyor. Araştırmacılar pratik bir cihaz üzerinde çalışırken, Lambda tipi cihazların ilk teorik analizlerinden bazılarını da sunuyorlar. Son zamanlarda, gürültünün ve deneysel kusurların etkilerini açıklayan ilk varyansa dayalı duyarlılık analizini bildirdiler. Fiziksel incelemede a.
Shenbro, “Bu makaleden önce, kuantum bellekteki her şeyin mükemmel davrandığını varsaymanız gerekiyordu,” dedi. “Gürültü gibi şeyler ilk kez göz önünde bulunduruluyor ve analizlerimizin sonuçları deneysel tasarımı bilgilendiriyor.”
Lambda tipi kuantum bellek, iki tür ışıkla etkileşime giren bir dizi atom kullanır: emilen kuantum bilgilerini içeren tek fotonlar ve fotonların bilgilerinin ne zaman emilip salındığını kontrol eden güçlü lazer darbeleri. Farklı mekanizmalara dayanan birçok depolama ve alma protokolü vardır ve en iyi seçenek, atomların özellikleri ve kontrollü lazer darbeleri tarafından belirlenir.
Bu protokollerin önceki analizleri ideal koşulları varsayıyordu. Deneysel ayarlarda cihaz gürültüsü ve küçük hatalar gibi etkiler tartışılmaz. Shenbro ve Lorenz’in sağlam bir kuantum bellek cihazı geliştirmek için bu etkileri anlamaları gerekiyordu, bu yüzden literatürdeki bu boşluğu doldurdular. Hem rasgele cihaz gürültüsünün hem de deneysel parametrelerdeki yavaş toplam sapmanın, cihazın amaçlandığı şekilde ne sıklıkta çalıştığının bir ölçüsü olan Lambda tipi bir cihazın bellek verimliliği üzerindeki etkisini analiz ettiler.
Shinbrough, “Kullandığımız teknikler, klasik fizik ve geometride iyi bir şekilde oluşturulmuştur, ancak bunları ilk kez bir kuantum sistemine uyguluyoruz” dedi.
Araştırmacılar, deneysel parametrelerdeki gürültü ve kaymanın ayrı ayrı cihaz performansını nasıl etkilediğine bakmanın yanı sıra, tüm parametrelerin eşzamanlı değişiminin bellek verimliliğini nasıl etkilediğini incelemek için Sobol’un duyarlılık analizi tekniğini kullandılar. Bu, her protokol için hangi parametrelerin en önemli etkiye sahip olduğunu ve farklı parametrelerdeki farklılıkların nasıl birleştirildiğini belirlemelerini sağladı.
Shinbrough, bu analizin temel bir sonucunun, farklı ayarlardaki kusurları telafi etmek için farklı deneysel parametrelerin nasıl ayarlanabileceğinin anlaşılması olduğunu açıkladı. Kontrol darbesinin ve tek fotonun varış zamanlarındaki değişime bir örnek verdi. Her bellek mekanizması, erişim sürelerinde dikkatlice ayarlanmış bir gecikmeye dayanır. Bu gecikme kaymaya başlarsa, bireysel foton ile girişimin yaklaşık olarak aynı olması ve bellek verimliliği üzerindeki etkinin hafifletilmesi için kontrol darbesinin daha uzun süre dayanması sağlanabilir.
Bu analizin sonuçları, Shinbrough ve Lorenz’in deneysel çabalarına bilgi verdi. Araştırmacılar, sıcak metal buharındaki değişimler gibi bazı etkilerin genellikle önemsiz olduğunu, kontrollü bir darbenin özellikleri gibi diğerlerinin ise deneysel performans üzerinde önemli bir etkiye sahip olabileceğini bulmuşlardır.
Lorenz, “Analizlerimiz, cihazlarımızın özelliklerinden tam olarak yararlanırken daha bilinçli bir deneyim geliştirmemize olanak sağladı” dedi. “Üstelik, başkalarının deneylerinin aynı analizlerini yapmalarına izin veren bir çerçeve geliştirdik.”
#
UIUC’ta kuantum bilgi araştırması hakkında daha fazla bilgi için bkz. Lorenz’in genel kuantum ağlarını ve kuantum eğitiminin önemini açıklamasını izleyin.
