ระบบ ควอนตัมพัวพัน จะโฮสต์ที่ด้านนอกของ ISS NASA

NASA ประกาศในสัปดาห์นี้ว่าจะเปิดตัวการทดลองขนาดเล็กเกี่ยวกับกา ควอนตัมพัวพัน ในอวกาศในปลายปีนี้ ภารกิจนี้เรียกว่า Space Entanglement and Annealing QUANTum Experiment (หรือ SEAQUE) ถูกตั้งค่าให้ทดสอบว่าโฟตอนสองตัวที่พันกันสามารถยังคงเชื่อมโยงกันในอวกาศได้หรือไม่ คุณสมบัติแปลกประหลาดของฟิสิกส์ควอนตัมนี้สามารถเชื่อมต่ออุปกรณ์เช่นกล้องโทรทรรศน์และคอมพิวเตอร์เข้าด้วยกันในความถี่ที่ส่งข้อมูลด้วยความละเอียดที่ดีกว่า

โครงการนี้เป็นความร่วมมือระหว่างสถาบันวิจัยในสหรัฐอเมริกา แคนาดา และสิงคโปร์ ร่วมกับพันธมิตรองค์กรสองสามราย ทุกอย่างที่จำเป็นสำหรับระบบจะพอดีกับภาชนะขนาดกล่องนมบนพื้นผิวของสถานีอวกาศนานาชาติ  ควอนตัมพัวพัน

เป็นหัวข้อที่ซับซ้อน เรามาเริ่มกันที่พื้นฐาน: โฟตอนเป็นหน่วยพื้นฐานของแสงที่สามารถทำงานได้ทั้งแบบอนุภาคและคลื่น ในขณะเดียวกันโฟตอนที่พันกันจะมีพฤติกรรมเหมือนเชื่อมต่อกัน โดยไม่คำนึงถึงระยะห่างทางกายภาพระหว่างพวกมัน (ปรากฏการณ์ที่เรียกว่า “การกระทำที่น่ากลัวในระยะไกล”) ซึ่งหมายความว่าแม้ว่าคุณสมบัติของโฟตอนแต่ละตัวจะถูกวัดอย่างอิสระ ผลลัพธ์ก็ยังคงมีความสัมพันธ์กัน เนื่องจากการวัดโฟตอนหนึ่งจากคู่ที่พันกันจะส่งผลต่อคุณสมบัติของโฟตอนอีกตัวหนึ่ง 

ดังนั้นการวิจัยประเภทนี้มีจุดประสงค์อะไร? การสร้างและบำรุงรักษาสิ่งกีดขวางนี้อาจอนุญาตให้ระบบควอนตัมที่แยกระยะทางบนพื้นดิน เช่น คอมพิวเตอร์ควอนตัมหรือกล้องโทรทรรศน์ควอนตัมสามารถสื่อสารข้อมูลความละเอียดสูงระหว่างกันได้ เครือข่ายควอนตัมสามารถใช้สำหรับการสื่อสารที่ปลอดภัย สำหรับการเขียนโปรแกรมคอมพิวเตอร์ควอนตัมจากระยะไกล และสำหรับการตรวจจับแบบกระจาย 

Paul Kwiat ผู้ตรวจสอบหลักของโครงการ SEAQUE จากมหาวิทยาลัยอิลลินอยส์ Urbana-Champaign กล่าวว่า “โครงการของเราเป็นก้าวสำคัญสำหรับการเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์ควอนตัม การเชื่อมโยงคอมพิวเตอร์ควอนตัมสองเครื่องสามารถเพิ่มความสามารถในการคำนวณได้ แทนที่จะมีตัวอย่างเช่น คอมพิวเตอร์ขนาด 100 คิวบิตสองเครื่องที่ทำงานแยกกัน หากคอมพิวเตอร์เหล่านี้พันกัน พวกมันก็จะทำตัวเหมือนคอมพิวเตอร์ขนาด 200 บิตหนึ่งเครื่อง 

เกี่ยวกับ qubits เหล่านั้น: คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถเข้ารหัสข้อมูลเป็น qubits ได้ ซึ่งแตกต่างจากคอมพิวเตอร์ทั่วไปซึ่งเข้ารหัสข้อมูลเป็นบิตไบนารี คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถเข้ารหัสข้อมูลใน qubit ได้ ซึ่งอาจเป็น 0, 1 หรือ – แปลกประหลาด – ทั้งสองอย่างในเวลาเดียวกัน ในทางทฤษฎี คุณสมบัตินี้จะช่วยให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถแก้ปัญหาบางอย่าง เช่น การเข้ารหัส การจำลองระบบควอนตัมหรือการค้นหาผ่านฐานข้อมูลที่ไม่ได้เรียงลำดับ ได้ดีกว่าคอมพิวเตอร์ทั่วไป 

แต่คอมพิวเตอร์ควอนตัมมีความละเอียดอ่อน หากอยู่ห่างกันหลายร้อยไมล์ แต่เชื่อมต่อกับใยแก้วนำแสง เป็นการยากที่จะรับสัญญาณควอนตัมเพื่อเดินทางจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งเนื่องจากมีการสูญเสียเมื่อผ่านไฟเบอร์ “เมื่อคุณไปไกลพอ โดยพื้นฐานแล้ว สัญญาณควอนตัมของคุณไปไม่ถึง” Kwiat กล่าว และเนื่องจากสถานะควอนตัมไม่สามารถคัดลอกได้ วิศวกรจึงไม่สามารถใช้เครื่องขยายสัญญาณสำหรับสัญญาณได้ “ข้อดีของการพยายามปิดลิงค์จากอวกาศคือความเข้มของแสงจะลดลง ดังนั้นการสูญ เสียจะน้อยกว่าการพยายามส่งสัญญาณผ่านไฟเบอร์” 

โครงการ SEAQUE มีเป้าหมายสามส่วนบนสถานีอวกาศนานาชาติ: สร้างความพัวพัน กระจายสิ่งกีดขวาง และตรวจจับสิ่งกีดขวาง 

ก่อนหน้านี้ โฟตอนที่พันกันถูกสร้างขึ้นด้วยคริสตัลที่มีขนาดเท่ากับคลิปหนีบกระดาษ จากนั้นโฟตอนจะต้องถูกรวบรวมและจัดวางใหม่ในอวกาศ SEAQUE กำลังจะสร้างความพัวพันผ่านกระบวนการที่เรียกว่าการแปลงค่าพารามิเตอร์ลงเอง (spontaneous parametric down-conversion) ซึ่งโฟตอนตัวเดียวต้องผ่านผลึกที่ไม่เป็นเชิงเส้น และสร้างโฟตอนลูกสาวสองตัวที่มีพลังงานต่ำกว่า “สิ่งหนึ่งที่เราทำแตกต่างออกไปคือแหล่งที่มาของเราคือการใช้ออปติกในตัว ชิป waveguide ดังนั้นจึงมีขนาดเล็กกว่ามาก” Kwiat กล่าว “เราส่งแสงเข้าไป จากนั้นโฟตอนก็ออกมาจากแสง และเราก็แค่รักษาอุณหภูมิให้คงที่ ตามโฟตอนพ่อแม่ที่คุณส่งเข้ามา คุณมีแนวโน้มที่จะสร้างโฟตอนลูกสาวที่พันกันเวทย์มนตร์คู่นี้มากกว่าที่คุณจะอยู่ในคริสตัลจำนวนมากเหล่านี้”

“เราสร้างมันขึ้นมาในลักษณะที่สัมพันธ์กันในคุณสมบัติบางอย่างของพวกเขา ในกรณีของเรา โฟตอนเข้าไปพัวพันกับโพลาไรซ์ของพวกมัน” Kwiat กล่าวเสริม “โพลาไรเซชันคือทิศทางการแกว่งหรือทิศทางการสั่นของแสง” ตัวอย่างทั่วไปของระบบโพลาไรซ์คือแว่นตา 3 มิติสำหรับภาพยนตร์ โดยที่เลนส์แต่ละตัวมองเห็นแสงที่เคลื่อนไปในทิศทางที่ต่างกัน “ไม่ว่าคุณจะมอง [โฟตอนลูกสาวเหล่านี้] อย่างไร มันก็มีความสัมพันธ์ระหว่างพวกมันเสมอ” เขากล่าว “เป็นไปไม่ได้ที่จะได้ความสัมพันธ์เหล่านั้นโดยไม่มีระบบควอนตัม” 

ในการทดลองที่จำกัดของ SEAQUE โฟตอนทั้งสองจะถูกสร้างขึ้นและตรวจพบในแพ็คเกจขนาดเล็กเดียวกันในอวกาศ สำหรับการสื่อสารควอนตัมในอนาคต พวกเขาจะต้องเพิ่มกล้องโทรทรรศน์และระบบชี้และติดตามบางประเภทเพื่อให้สามารถส่งโฟตอนหนึ่งหรือทั้งสองอย่างได้ Kwiat กล่าว

ด้วยเทคโนโลยีปัจจุบัน หน่วยความจำควอนตัมไม่สามารถจัดเก็บระยะยาวในบางสิ่งเช่นแฟลชไดรฟ์ทั่วไป ดังนั้นข้อมูลควอนตัมจึงต้องส่งผ่านลิงก์ การทดลองหลายชุดในจีนทำได้โดยผ่านกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินและดาวเทียมในอวกาศ 

“พวกเขาจะต้องชี้และล็อคเข้าหากันและส่งสัญญาณควอนตัม ยิ่งกล้องโทรทรรศน์ใหญ่มากเท่าไร ก็ยิ่งเก็บแสงได้มากเท่านั้น ประสิทธิภาพในการส่งสัญญาณที่สูงขึ้นจากภาคพื้นดินสู่ดาวเทียม หรือจากดาวเทียมสู่ภาคพื้นดินก็จะยิ่งสูงขึ้น” “โครงการที่เราทำอยู่ตอนนี้ไม่ได้พยายามทำอย่างนั้น”

หลังจากสร้างโฟตอนทั้งสองนี้แล้ว ขั้นตอนสุดท้ายสำหรับ SEAQUE คือการตรวจจับ ซึ่งจะวัดคุณสมบัติของโฟตอน “เครื่องตรวจจับต้องสามารถเห็นโฟตอนเดี่ยวและพวกมันมีความละเอียดอ่อนมาก” Kwiat กล่าว มีการสูญเสียโฟตอนบางส่วนเนื่องจากสัญญาณส่งผ่านจากพื้นโลกสู่อวกาศ แต่ก็ยังสูญเสียน้อยกว่าการส่งผ่านเส้นใยมาก “ในขณะที่การตรวจจับสัญญาณจากโลกอยู่นอกเหนือขอบเขตของการสาธิตเทคโนโลยีนี้ SEAQUE จะใช้อาร์เรย์เครื่องตรวจจับเพื่อนับโฟตอนที่เกิดจากแหล่งกำเนิดพัวพัน” NASA กล่าวในการแถลงข่าว

เนื่องจากโฟตอนมีค่าและจำกัด นักวิจัยจึงต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าพวกเขาสามารถมองเห็นโฟตอนที่ได้รับ ซึ่งหมายความว่าพวกเขาจะต้องตัดเสียงรบกวนที่มาจากเครื่องตรวจจับ 

“เครื่องตรวจจับทั่วไปที่ผู้คนใช้นั้นได้รับอิทธิพลจากความเสียหายจากรังสี ในอวกาศ คุณได้รับรังสีเป็นจำนวนมาก และสิ่งที่รังสีทำคือทำให้เกิดข้อบกพร่องในโครงผลึกของวัสดุตรวจจับ (เซมิคอนดักเตอร์หรือซิลิกอน)” Kwiat กล่าว นั่นทำให้เกิดเสียงหรือความมืดที่ทำให้เครื่องตรวจจับคิดว่าตรวจพบโฟตอนแม้ว่าจะไม่มีโฟตอนผ่านเข้าไป ข้อบกพร่องเหล่านี้สามารถสะสมเมื่อเวลาผ่านไป ทำให้เกิดเสียงที่เพิ่มขึ้นซึ่งในที่สุดอาจกลบสัญญาณควอนตัม หากระบบควอนตัมสัญญาณรบกวนมากเกินไป เช่น การเข้ารหัสควอนตัมจะไม่ปลอดภัย และการเชื่อมโยงระหว่างคอมพิวเตอร์ควอนตัมจะถูกตัดขาด 

บนโลกนี้ ดูเหมือนว่าพวกเขาจะพบวิธีแก้ไขปัญหาแล้ว ข้อบกพร่องจากการแผ่รังสีไม่ได้ติดอยู่กับตะแกรงอย่างแน่นหนา และหากคุณเขย่าตะแกรงด้วยการให้ความร้อน ข้อบกพร่องเหล่านั้นสามารถแก้ไขได้ด้วยตนเอง Kwiat กล่าว แต่เพื่อให้ความร้อนในอวกาศคุ้มค่ามากขึ้น แทนที่จะวางเครื่องตรวจจับทั้งหมดไว้ในโครงสร้างที่เหมือนเตาอบ พวกเขากำลังจะใช้เลเซอร์ที่สว่างเพื่อตรวจหาจุดบกพร่องเหล่านี้ SEAQUE จะทดสอบว่าวิธีการหลอมด้วยเลเซอร์นี้ได้ผลดีเพียงใดในอวกาศ ซึ่งมีความเสียหายจากการแผ่รังสีคงที่ การรักษาด้วยเลเซอร์หวังว่าจะยืดอายุการใช้งานของภารกิจเพื่อให้ทั้งระบบสามารถทำงานได้นานขึ้น

ยังไม่แน่ใจว่าในที่สุดการสื่อสารทางไกลนี้จะเชื่อมโยงกับคอมพิวเตอร์ควอนตัมแต่ละเครื่องได้อย่างไร มีแนวคิดที่แตกต่างกันมากมายเกี่ยวกับวิธีการเชื่อมต่อโฟตอนที่พัวพันกับอุปกรณ์ควอนตัม สาเหตุหลักมาจากมีแนวคิดมากมายเกี่ยวกับลักษณะของคอมพิวเตอร์ควอนตัม 

อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีควอนตัมบางอย่างในการพัฒนามีปฏิสัมพันธ์กับโฟตอน ตัวอย่างเช่น ไอออนที่ดักจับซึ่งใช้ในระบบทดลองของ Honeywellจะปล่อยโฟตอนเมื่อพวกมันเปลี่ยนจากสถานะหนึ่งไปอีกสถานะหนึ่ง 

“คุณสามารถใช้โฟตอนพัวพันตัวหนึ่งและพยายามตั้งให้เป็นอะตอม หรือคุณสามารถแทรกแซงโฟตอนทั้งสองในลักษณะที่ถ่ายโอนการพัวพันเพื่อให้คุณสามารถเข้าไปพัวพันกับระบบระยะไกลเหล่านี้ได้” Kwiat กล่าว ในทางกลับกัน Google และIBMใช้โปรเซสเซอร์ควอนตัมตัวนำยิ่งยวดที่มีคิวบิต (คิวบิตดูเหมือนอะตอมประดิษฐ์) ที่พูดคุยกับโฟตอนไมโครเวฟ “ตอนนี้คำถามคือคุณสามารถแปลงเป็นโฟตอนที่เราพยายามส่ง [ไปยังอวกาศ] ได้หรือไม่” 

โฟตอนไมโครเวฟ เนื่องจากมีพลังงานต่ำ แทบเป็นไปไม่ได้เลยที่จะตรวจพบในพื้นที่ว่าง “เสียงพวกนั้นคงท่วมท้นไปหมด” เขากล่าวเสริม “ดังนั้น คุณต้องทำการทรานส์ดักชั่นโดยที่คุณแปลงจากไมโครเวฟเป็นความยาวคลื่นที่มองเห็นได้หรือความยาวคลื่นโทรคมนาคม” 

เป็นความท้าทายด้านฟิสิกส์และวิศวกรรมที่ยากซึ่งหลายกลุ่มทั่วโลกกำลังทำงานเพื่อแก้ปัญหาในขณะนี้ แต่บางทีในทศวรรษหน้าหรือประมาณนั้น นักวิจัยอาจสามารถนำโฟตอนเหล่านั้น แปลงเป็นความถี่ที่เหมาะสมที่สามารถพูดคุยกับควอนตัมบิต ไม่ว่าจะเป็นไอออนที่ติดอยู่ อะตอมที่เป็นกลาง หรือคิวบิตที่มีตัวนำยิ่งยวด 

“จะใช้เวลาสักครู่ก่อนที่เราจะเชื่อมโยงคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่เป็นประโยชน์เพราะเรายังไม่มีคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีประโยชน์และแก้ไขข้อผิดพลาดเราไม่ได้มีการส่งสัญญาณทำงาน” Kwiat กล่าว “ทุกคนต่างพยายามไขปริศนาของตน

o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o

ดูเรื่องราวคอมอื่นๆ คลิ๊ก

Thank credit สมัครเว็บตรง 

Leave a Reply

Your email address will not be published.

Related Post

หุ่นยนต์ดูดวงจันทร์ สามารถอธิบายให้กระจ่างว่านกอพยพทำอะไรหุ่นยนต์ดูดวงจันทร์ สามารถอธิบายให้กระจ่างว่านกอพยพทำอะไร

เมื่อดวงจันทร์กระทบตาคุณราวกับพายพิซซ่าชิ้นใหญ่ เป็นเวลาที่เหมาะที่สุดในการดูนกอพยพ หุ่นยนต์ดูดวงจันทร์ นกตื่นนอนตอนกลางคืนเพื่ออะไร? เป็นคำถามง่าย ๆ ที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์งงงวยมาหลายร้อยปี มีทฤษฎีประหลาดที่นกไปใต้น้ำหรือจมอยู่ในโคลน ในศตวรรษที่ 19 พบ นกกระสาเยอรมันตัวหนึ่ง พร้อมหอกแอฟริกันที่คอ ซึ่งแสดงหลักฐานว่าจริง ๆ แล้วนกอพยพ และในปี พ.ศ. 2424 นักวิทยาศาสตร์คนหนึ่งได้สังเกตเห็นนกอพยพเหล่านี้บินในเวลากลางคืนในขณะที่ชี้กล้องดูดาวขึ้นไปที่ดวงจันทร์   o o o o o o o o o o o o o การดูดวงจันทร์สำหรับนกยังคงเป็นศาสตร์เฉพาะ มันทำงานเหมือนกับวิธีการส่งผ่านทางดาราศาสตร์ ซึ่งระบบจะวัดดาวเคราะห์นอกระบบเมื่อเงาของพวกมันเคลื่อนผ่านหน้าดาวฤกษ์ นักปักษีวิทยา George

Digital Energy

Huawei เปิดตัว 5G Digital EnergyHuawei เปิดตัว 5G Digital Energy

Huawei เปิดตัวโซลูชันพลังงานดิจิทัลที่เป็นนวัตกรรม 11 รายการพร้อมความสามารถเครือข่าย 5G Digital Energy สำหรับลูกค้าในภาคบริการสาธารณะ การขนส่ง และการผลิต Mr. Peng Zhongyang สมาชิกคณะกรรมการและประธานกลุ่มธุรกิจองค์กรของ Huawei ได้ทำการค้นพบนี้ในการประชุมสุดยอดในหัวข้อ “พลังงานดิจิทัล ขับเคลื่อนยุคคาร์บอนต่ำ” ตามคำแถลงของ Financial Street 5G ใช้พลังงานเพียงหนึ่งในสิบของพลังงานต่อบิตของ 4G ในถ้อยแถลงของ Financial Street อธิบายว่า 5G จะสร้างการใช้พลังงานที่เพิ่มขึ้นอันเนื่องมาจากปริมาณการใช้ข้อมูลที่เพิ่มขึ้น

ทักษะทางเทคนิค

7 ทักษะทางเทคนิค ที่นักศึกษาวัยทำงานทุกคนต้องการ7 ทักษะทางเทคนิค ที่นักศึกษาวัยทำงานทุกคนต้องการ

ทุกๆ วัน มีการคิดค้นเทคโนโลยีที่ช่วยแก้ปัญหาที่เราเผชิญในชีวิตประจำวัน เทคโนโลยีเหล่านี้ทำให้ชีวิตง่ายขึ้นถ้าเรามี ทักษะทางเทคนิค และทำให้เราทำกิจกรรมได้เร็วและดีขึ้น หากคุณใช้เวลาสักครู่เพื่อสังเกต คุณจะสังเกตเห็นว่าเทคโนโลยีมีการพัฒนาในอัตราที่น่าตกใจ หากคุณต้องการมีที่สำหรับตัวเองในอนาคต คุณต้องทำความคุ้นเคยกับทักษะทางเทคนิคขั้นพื้นฐานในตอนนี้ ในฐานะนักเรียน หากคุณกำลังศึกษาระดับปริญญาและทำงานด้วย มีทักษะด้านเทคโนโลยีบางอย่างที่คุณจำเป็นต้องรู้ ทักษะทางเทคโนโลยีเหล่านี้จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของคุณในโรงเรียน ที่ทำงาน และในชีวิตโดยทั่วไป ในบทความนี้ คุณจะได้เรียนรู้ 7 ทักษะทางเทคโนโลยีที่คุณต้องรู้ในฐานะนักศึกษาฝึกงาน 1. การวิจัยเว็บ ไม่ใช่ทุกสิ่งที่คุณจำเป็นต้องรู้จะได้รับการสอนในชั้นเรียนและไม่ใช่ทุกวิธีแก้ไขปัญหาในการทำงานโดยเจ้านายของคุณ บางครั้งคุณต้องทำวิจัยด้วยตัวเอง การรู้วิธีท่องอินเทอร์เน็ต – ค้นหาอะไร อย่างไร และที่ไหน –