لا تقل أبدًا أن العلماء ليس لديهم عين للتميز.
أظهر الفيزيائيون مؤخرًا الأداء المتفوق لتقنية تحليل جديدة، تتمثل في تشفير وفك رموز الرمز الصيني للازدواجية والتناغم في الحالات الكمومية لفوتونين معقدين.
واستخدم باحثون من جامعة سابينزا في روما وجامعة أوتاوا في كندا طريقة شائعة. تقنية الهولوغرافية لقياس المعلومات حول حالة الجسيم بسرعة وبشكل موثوق.
ومن خلال تحسين الأساليب الحالية لالتقاط تفاصيل مهمة على مستويات مختلفة في الجسيمات المتشابكة، يأمل الفريق في تزويد المهندسين بأدوات حوسبة وتصوير جديدة تشكل أساس التقنيات الكمومية.
من الأفضل وصف الفوتونات الفردية، مثل أي جسيم، بأنها مجموعة من الاحتمالات التي تتطور ببطء قبل أن يؤدي القياس إلى أرقام حقيقية وثابتة. إن القطبية، والدوران، والزخم، وحتى موضعها، كلها غير مستقرة، مثل قطعة نقود معدنية تقفز في الهواء، إلى أن تضعها يد مجازية في مكانها.
إذا كان هناك فوتونان يشتركان في بعض التاريخ – مثل عملتين معدنيتين تم سحبهما من نفس المحفظة – فإن ضرب أحدهما يكون جيدًا مثل إيقاف الآخر في الهواء. ولأنهما متشابكان، فإن معرفة شيء ما عن أحدهما يعطي قياسًا للآخر كما لو كان مثبتًا في مكانه.
تشكل أساسيات هذا الاحتمال أساس أجهزة الكمبيوتر الكمومية. يمكن للعديد من الجسيمات المعقدة، التي تسمى الكيوبتات، قراءة إحدى حالاتها للإجابة بسرعة على الأسئلة الرياضية المصممة خصيصًا.
لماذا نستخدم حالة واحدة فقط عندما تكون الجسيمات التي تجعل الكيوبتات البسيطة ثنائية الأبعاد “متعددة الأبعاد” لها العديد من الخصائص غير المحددة؟ qudits؟
يمكن للفيزيائيين اتخاذ سلسلة من الخطوات لإنشاء صورة أكثر تعقيدًا للجسيم، تمامًا كما يتم استخدام العديد من الأشعة السينية لإنشاء صورة ثلاثية الأبعاد للجسم. التصوير المقطعي المحوسب.
مشكلة كبيرة في التكيف التصوير المقطعي الكمي يستغرق الأمر وقتًا طويلاً لالتقاط أبعاد متعددة للجسيم. مع زيادة عدد الحالات التي سيتم قراءتها، تصبح القياسات عالية، وتستغرق وقتًا طويلاً وتزيد بشكل كبير من خطر الأخطاء.
قد تغير الصورة المجسمة الرقمية ثنائية الفوتون ذلك. وكما تسمح الصور المجسمة التقليدية باسترجاع المعلومات ثلاثية الأبعاد من سطح ثنائي الأبعاد، يمكن استخدام تداخل الموجات لاستنتاج أبعاد إضافية بسرعة ودقة من التفاصيل القليلة المحمولة بين زوج من الفوتونات.
يستخدم الفيزيائيون تداخل الجسيمات المتشابكة بالفعل لرسم خريطة للأشياء المخفية، وهو ما يُعرف باسم تصوير الأشباح. إذا عرفنا ما يكفي عن موضع الفوتون المرسل على نفس المسار، فيمكننا معرفة أسرار رحلة شريكه في العمود الثاني من خلال تداخل موجاته.
وباستخدام حيل التصوير المجسم، تمكن الباحثون من قراءة المعلومات الموضعية في تداخل موجتين ضوئيتين منفصلتين، واسترجاع معلومات كافية لإعادة إنتاج رمز يين ويانغ المبرمج في جهاز توليد الفوتون.
تمثل هذه الصورة الثابتة الفردية، البسيطة في مظهر يين ويانغ، قفزة كبيرة إلى الأمام في قياس الحالات الكمومية المتعددة في فترة قصيرة من الزمن.
“هذه الطريقة أسرع بكثير من التقنيات السابقة، وتتطلب دقائق أو ثواني فقط بدلا من أيام.” هو يقول جامعة أوتاوا الفيزيائي أليسيو ديريكو.
“من المهم أن وقت الكشف لا يتأثر بتعقيد النظام – وهو حل لتحدي القياس طويل الأمد في التصوير المقطعي الإسقاطي.”
تم نشر هذه الدراسة الضوئيات الطبيعية.