العودة   منتدى لغة الروح > لغة الفيزياء > الفيزياء العامة

فيزياء الكَمّ: اقتران هجيني قوي

فيزياء الكَمّ: اقتران هجيني قوي أظهرت ذرة واحدة في مرنان ضوئي تفاعلًا قويًا مع فوتون وارد، وقدرة على تبديل حالته. هذه النتيجة تفتح الطريق نحو حاسبات الكم الضوئية والشبكات

إضافة رد
 
LinkBack أدوات الموضوع انواع عرض الموضوع
#1 (permalink)  
قديم 04-21-2016, 11:13 PM
mo7med غير متواجد حالياً
لوني المفضل Cadetblue
 رقم العضوية : 647
 تاريخ التسجيل : Apr 2016
 فترة الأقامة : 828 يوم
 أخر زيارة : 11-09-2017 (06:56 PM)
 المشاركات : 101 [ + ]
 التقييم : 30
 معدل التقييم : mo7med is on a distinguished road
بيانات اضافيه [ + ]
Post فيزياء الكَمّ: اقتران هجيني قوي



فيزياء الكَمّ: اقتران هجيني قوي

أظهرت ذرة واحدة في مرنان ضوئي تفاعلًا قويًا مع فوتون وارد، وقدرة على تبديل حالته. هذه النتيجة تفتح الطريق نحو حاسبات الكم الضوئية والشبكات الكمية.

عند تقاطع شعاعيّ مصباحين، فإنهما يذهبان من خلال بعضهما البعض، دون أن يتأثر أحدهما بالآخر. هذا يعني أن الجسيمات الأساسية للضوء ـ الفوتونات ـ لا تتفاعل عادةً مع بعضها البعض، أو مع المادة، إلا إذا كانت مصمَّمة للقيام بذلك. تتفاعل الفوتونات والمادة عندما تنتشر أشعة ضوئية قوية خلال وسط ذري كثيف، لكن هذا التفاعل لا يكاد يُذكر لنبضات ضوئية ضعيفة في نظام لا يحوي سوى عدد قليل من الذرات. في الإنترنت المستقبلي المعتمِد على مبادئ ميكانيكا الكم1، الذي يَعِد بتعزيز الأمان المعلوماتي والقدرة الحاسوبية، ستنتقل المعلومات عبر فوتونات منفردة (لها التردد نفسه)، وسنكون بحاجة إلى معالجة الحالة الكمية لتلك الفوتونات عبر تفاعلها مع الذرات. في عدد 10 إبريل من دوريّةNature، الطبعة الإنجليزية، أورد كلٌ من رايزرَر وزملاؤه2، وتايكا وزملاؤه3، تجربتين منفصلتين تقتربان بنا خطوة نحو تحقيق هذا الهدف، حيث قام الباحثون بتصميم نُظُمٍ تكون فيها لذرة واحدة القدرة على تحويل حالة فوتون أحادي مُحاصَر في نبضة ضوئية خافتة.
تمثل هاتان التجربتان تتويجًا لعقود من البحث في اقتران ذرة بفوتون في مرنان ضوئي1. نسخة فابري-بيرو للمرنان الضوئي تتكون أساسًا من اثنتين من المرايا العاكسة جدًّا، يرتد بينهما الفوتون منعكسًا مرات عديدة. وهذا النظام يسمح لذرة محاصَرة داخل المرنان بالاقتران بقوة مع الفوتون. استخدم رايزرَر وزملاؤه مرنان فابري-بيرو، بحيث يكون لإحدى المرايا انعكاس عالٍ جدًّا، وبالتالي تكون منخفضة النفاذ، مقارنةً بالأخرى، وبالتالي يدخل الفوتون ويخرج من المرنان عبر المرآة الأقل انعكاسًا بشكل أساسي. أما مجموعة تايكا، فقد صمّمت نوعًا خاصًا من المرنان، يُعرف باسم المرنان البلوري الضوئي، وله الوظيفة نفسها لمرنان فابري-بيرو الخاص بمجموعة رايزرَر، ولكن بحجم تجويف ضئيل، مما يساعد على تعزيز اقتران الذرة بالفوتون.
ولتبديل حالة الفوتون باستخدام ذرة واحدة، استغلت الدراستان مُخطّطًا مقترَحًا للحوسبة الكمية الضوئية4. لفهم هذا المخطط، تخيل وجود زنبرك مثبَّت من كلا طرفيه. وكما يحمل الزنبرك ترددات اهتزازات معينة فقط، فإن المرنان الضوئي بتصميمه المرتكِز على مرآتين تفصل بينهما مسافة ثابتة، يسمح بدخول ترددات ضوئية معينة فقط تُسمى أنماط المرنان. فعند ورود نبضة أحادية الفوتون لها التردد نفسه لواحد من أنماط المرنان (أي أن هناك رنينًا بين نبضة الفوتون والمرنان)، فإنها ستدخل المرنان وتخرج منه من خلال المرآة نفسها (الشكل 1أ). في هذه العملية، تخضع نبضة الفوتون، كموجة، لعملية إزاحة في الطور، مقدارها ط (180 درجة)؛ حيث يحدد الطور مقدار السعة المحلية لموجة تتأرجح بين قيم حدها الأدنى والأقصى. ومن ثم، إذا كانت هناك ذرة داخل المرنان، فإنها تقترن مع أنماط المرنان وتُحدث إزاحة لتردداتها. بسبب هذه الإزاحة الترددية، فإن النبضة الواردة التي كانت متوافقة تردّديًّا مع المرنان في غياب الذرة لم تعد متوافقة معه، وبالتالي لن تدخل المرنان. ونتيجة لذلك.. فإنها ترتد مباشرة إلى الوراء، بدون إزاحة طورية (الشكل 1ب).
فيزياء الكَمّ: اقتران هجيني 2353.jpg




الشكل 1 | مفتاح ضوئي. صَمَّم كلٌّ من رايزرَر وزملائه2، وتايكا وزملائه3، نُظمًا تكون فيها ذرة واحدة مُحاصَرة في مرنان ضوئي. هذا المرنان يتكون هنا من زوج مرايا بانعكاسين مختلفين، مهيئة تلك المرايا بحيث تحوِّل حالة فوتون وارد من نبضة ضوئية. أ، إذا كانت الذرة في حالة كمية غير مقترنة مع المرنان، أي ما يعادل عدم وجود ذرة في الجهاز، ستدخل نبضة أحادية الفوتون، متوافقة تردديًّا مع أحد أنماط تذبذب المرنان، من خلال المرآة الأقل انعكاسًا، مع إزاحة طور مقدارها 180 درجة، أو ط (يُرى هنا من خلال قتامة اللون الأحمر، مقارنةً بلون النبضة الأصلي). ب، إذا كانت الذَّرَّة في حالة اقتران مع المرنان؛ ستتم إزاحة لترددات أنماط المرنان، ومن ثم فإن النبضة ستكون في حالة عدم رنين معه. ولذا.. فإن النبضة لن تدخل المرنان، وسترتد إلى الوراء بدون إزاحة طوريّة.




في التجربتين، استطاع الباحثان تحقيق هذة الإزاحة الطورية المشروطة من خلال إعداد الذرة في حالتين كَمِّيتين: حالة مقترنة مع المرنان (حالة حضور) وأخرى غير مقترنة (حالة غياب)، ثم أعد الباحثان الذرة لتكون في حالة تراكب ميكانيكي كمّي من حالتي الحضور والغياب. وجنبًا إلى جنب مع إزاحة الطور المشروطة، سمحت لهما حالة التراكب هذه بتنفيذ بوابة منطقية كمية - لبنة البناء الأساسية للحوسبة الكمية - بين الذرة والفوتون. هذه البوابة أمر حاسم لخلق شبكات كمية، يتم تخزين المعلومات فيها، واستردادها من ذرات، وإرسالها إلى أماكن بعيدة، عن طريق نبضات أحادية الفوتون.
ذهب رايزرَر وزملاؤه للتدليل على أن البوابة الكمية المقترحة في تجربتهم تُولِّد تشابُكًا كمّيًّا بين الذرة والفوتون، وأن هذا التأثير الكمِّي يتوسط التفاعل بين مختلف نبضات الفوتونات الأحادية. عَبْرَ تسليط تعاقب لنبضات رنّانة أحادية الفوتون على المرنان، أظهر الباحثون أن النبضات المنعكسة تباعًا أصبحت متشابكة كميًّا. يقدم هذا التفاعل الوسيط وسيلة لتحقيق بوابات منطقية كَمِّيَّة بين نبضات أحادية الفوتون، ليوفّر عملية قابلة للحوسبة الكمية الضوئية4.
أظهرت كذلك إزاحة الطور ط المشروطة تطبيقات في البصريات اللاخطية الكمية، إذ لاحظ تايكا وزملاؤه استجابة غير خطية من المرنان الذي كان فيه مكوِّنا النبضة، أحادي الفوتون وثنائي الفوتون، يُرسَلان عبر مسارات مغايرة. مع انخفاض فقدان الفوتونات، وتحسين تموضع الذرة داخل المرنان، يمكن أيضًا أن تُستخدَم إزاحة الطور المشروطة لإعداد حالة قط شرودنجر - وهي حالة تراكب كمِّية غريبة من حالات كلاسيكية متمايزة - لنبضة الضوء المنعكسة5. إنّ المبادئ الفيزيائية وراء هذه التجارب لا تقتصر على اقتران الذرة بالفوتون، إذ يمكن أن تطبَّق على اقتران بين نقطة كمية (ذرة اصطناعية) وفوتونات الأشعة تحت الحمراء، أو بين بِت كَمِّي لموصِّل فائق وفوتونات الميكروويف.


References

  • Kimble, H. J. Nature 453, 1023–1030 (2008).
  • Reiserer, A., Kalb, N., Rempe, G. & Ritter, S. Nature 508, 237–240 (2014).
  • Tiecke, T. G. et al. Nature 508, 241–244 (2014).
  • Duan, L.-M. & Kimble, H. J. Phys. Rev. Lett. 92, 127902 (2004).
  • Wang, B. & Duan, L.-M. Phys. Rev. A 72, 022320 (2005).

ساعد في نشر والارتقاء بنا عبر مشاركة رأيك في الفيس بوك







رد مع اقتباس
إضافة رد

مواقع النشر (المفضلة)

الكلمات الدلالية (Tags)
الكَمّ:, اقتران, فيزياء, هجيني

أدوات الموضوع
انواع عرض الموضوع

تعليمات المشاركة
لا تستطيع إضافة مواضيع جديدة
لا تستطيع الرد على المواضيع
لا تستطيع إرفاق ملفات
لا تستطيع تعديل مشاركاتك

BB code is متاحة
كود [IMG] متاحة
كود HTML معطلة
Trackbacks are متاحة
Pingbacks are متاحة
Refbacks are متاحة

الانتقال السريع

Facebook Comments by: ABDU_GO - شركة الإبداع الرقمية

الساعة الآن 06:21 PM.


Powered by vbulletin
Copyright ©2000 - 2018.


HêĽм √ 3.1 BY: ! ωαнαм ! © 2010

أن المنتدى غير مسئول عما يطرح فيه أفكار وهي تعبر عن آراء كاتبها

هذا الموقع يستعمل منتجات MARCO1

جميع الحقوق محفوظة لموقع لغة الروح |تصميم المتحدة لخدمات الانترنت


SEO by vBSEO 3.6.1