Квантроника

Квантроника составлена из двух слов: Quantum и Electronics. Таким образом, содержит две научные области. Основная исследовательская деятельность этой лаборатории - квантовая связь и оптические квантовые вычисления.

Квантовая запутанность лежит в основе квантовой обработки информации (QIP), которая за последние двадцать лет стала зарождающейся областью современной физики. QIP в основном можно разделить на две области квантовой связи и квантовых вычислений. Квантовая связь описывает перенос квантовых состояний на большие расстояния, что может привести к резким улучшениям в безопасности - квантовой криптографии - и пропускной способности канала - квантовому плотному кодированию. Далее он охватывает распределение би- или многопутевой запутанности между различными сторонами, разделенными большими расстояниями. Квантовые вычисления посвящены реализации алгоритмов, которые используют суперпозицию характер квантовой запутанности для резкого ускорения вычислительных задач, таких как сокращение времени, необходимого для поиска несортированной базы данных из N элементов. Любой классический алгоритм требует N операций для выполнения этой задачи, тогда как квантовый алгоритм требует только N1/2 операций. Вероятно, наиболее известным квантовым алгоритмом является алгоритм Шора для факторизации больших чисел. Его введение в 1994 году дало толчок и стимулировало огромные усилия в новой области QIP, как с теоретической, так и с экспериментальной стороны.

Проектирование и моделирование квантового ретранслятора в квантовой связи на большие расстояния

Квантовая система связи передает квантовую информацию из одной точки в другую. Распределение и контроль запутанности в глобальном масштабе требуется при дальней квантовой связи. Теперь единственной подходящей системой для дальней квантовой связи является фотон. Протоколы на основе фотонов страдают от потери фотонов и квантовой декогерентности в квантовых каналах. Эти проблемы ограничивают диапазон пропускания одиночного фотона до нескольких десятков километров в волокнах диоксида кремния. Эта проблема может быть решена путем разделения больших расстояний на более короткие интервалы, так что запутывание может быть сохранено на более коротких расстояниях. Система, отвечающая за эту задачу, называется квантовым повторителем.

Квантовые вычисления линейной оптики

Квантовые вычисления привлекли большое внимание за последние 2 десятилетия, отчасти из-за перспектив сверхскоростного факторинга и потенциала эффективного моделирования квантовой динамики. Существует множество различных архитектур для квантовых компьютеров, основанных на множестве различных физических систем. Все эти системы имеют свои собственные преимущества в квантовой обработке информации, но никакая физическая реализация, кажется, не имеет четкого края над другими в данный момент. Оптические квантовые системы являются видными кандидатами для квантовых вычислений, поскольку они обеспечивают естественную интеграцию квантовых вычислений и квантовой связи. Существует несколько предложений по созданию квантовых компьютеров, которые манипулируют состоянием света, начиная от логики состояния кошек и заканчивая кодированием кубита в гармоническом осцилляторе и оптическими непрерывными квантовыми вычислениями. Основная трудность при любом оптическом подходе заключается в том, что для реализации квантовых логических вентилей, работающих со 100% эффективностью, требуются нелинейные взаимодействия между отдельными фотонами.

Источник: nrc.iust.ac.ir

Комментарии: