นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยออกซ์ฟอร์ดได้สร้างหน่วยความจำควอนตัมภายในโหนดเครือข่ายควอนตัม

ไอออนที่ถูกดักไว้ การออกแบบหน่วยความจำที่ไม่เหมือนใคร ซึ่งได้รับการแนะนำในบทความเรื่องPhysical Review Lettersพบว่ามีความแข็งแรงมาก ซึ่งหมายความว่าสามารถเก็บข้อมูลได้เป็นระยะเวลานานแม้จะมีกิจกรรมเครือข่ายอย่างต่อเนื่องก็ตาม

• บทความอื่น ๆ : trademarklicensor.com

“เรากำลังสร้างเครือข่ายคอมพิวเตอร์ควอนตัม ซึ่งใช้ไอออนที่ติดอยู่เพื่อจัดเก็บและประมวลผลข้อมูลควอนตัม” Peter Drmota หนึ่งในนักวิจัยที่ดำเนินการศึกษานี้ กล่าวกับ Phys.org “ในการเชื่อมต่ออุปกรณ์ประมวลผลควอนตัม เราใช้โฟตอนเดี่ยวที่ปล่อยออกมาจากไอออนของอะตอมเดี่ยว และใช้การพัวพันกันของควอนตัมระหว่างไอออนนี้กับโฟตอน”

ไอออนที่ถูกดักจับ ซึ่งเป็นอนุภาคอะตอมที่มีประจุไฟฟ้าซึ่งกักขังอยู่ในอวกาศโดยใช้สนามแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นแพลตฟอร์มที่ใช้กันทั่วไปในการคำนวณควอนตัม ในทางกลับกัน โฟตอน (เช่น อนุภาคของแสง) มักจะใช้เพื่อส่งข้อมูลควอนตัมระหว่างโหนดที่อยู่ห่างไกล Drmota และเพื่อนร่วมงานของเขาได้สำรวจความเป็นไปได้ในการรวมไอออนที่ติดอยู่เข้ากับโฟตอน เพื่อสร้างเทคโนโลยีควอนตัมที่ทรงพลังยิ่งขึ้น

Drmota กล่าว ว่า “จนถึงขณะนี้ เราได้ใช้วิธีการที่เชื่อถือได้ในการเชื่อมต่อไอออนของสตรอนเชียมกับโฟตอน และใช้วิธีนี้เพื่อสร้างสิ่งกีดขวางระยะไกลคุณภาพสูงระหว่างสองโหนดเครือข่ายที่อยู่ห่างไกล ” Drmota กล่าว “ในทางกลับกันตรรกะควอนตัมที่มีความเที่ยงตรงสูงและความทรงจำที่ยาวนานได้รับการพัฒนาสำหรับแคลเซียมไอออนในการทดลองนี้ เรารวมความสามารถเหล่านี้เข้าด้วยกันเป็นครั้งแรก และแสดงให้เห็นว่าเป็นไปได้ที่จะสร้างสิ่งกีดขวางคุณภาพสูงระหว่าง สตรอนเชียมไอออนและโฟตอน จากนั้นจึงกักเก็บสิ่งกีดขวางนี้ไว้ในแคลเซียมไอออนที่อยู่ใกล้เคียง”

การรวมหน่วยความจำควอนตัมเข้ากับโหนดเครือข่ายเป็นงานที่ท้าทาย เนื่องจากเกณฑ์ที่ต้องปฏิบัติตามเพื่อให้ระบบดังกล่าวทำงานได้นั้นสูงกว่าเกณฑ์ที่จำเป็นสำหรับการสร้างตัวประมวลผลควอนตัมแบบสแตนด์อโลน สิ่งที่สำคัญที่สุด หน่วยความจำที่พัฒนาขึ้นจะต้องทนทานต่อกิจกรรมเครือข่ายที่เกิดขึ้นพร้อมกัน

“นั่นหมายความว่าข้อมูลควอนตัมที่จัดเก็บไว้ในหน่วยความจำจะต้องไม่ลดลงในขณะที่สร้างการเชื่อมโยงเครือข่าย” Drmota อธิบาย “สิ่งนี้ต้องการการแยกอย่างมากระหว่างหน่วยความจำและเครือข่าย แต่ในขณะเดียวกันก็จำเป็นต้องมีกลไกที่รวดเร็วและเชื่อถือได้ซึ่งจะจับคู่หน่วยความจำกับเครือข่ายเมื่อจำเป็น”

ดูภายในห้องสุญญากาศที่เราดักจับสตรอนเทียมและแคลเซียมไอออนโดยใช้สนามไฟฟ้าและเลเซอร์ เครดิต: เดวิด แนดลิงเจอร์
ในการสร้างหน่วยความจำควอนตัม Drmota และเพื่อนร่วมงานของเขาใช้อะตอมสองชนิดที่แตกต่างกัน ได้แก่ สตรอนเทียมและแคลเซียม เนื่องจากสิ่งนี้ทำให้พวกมันลดสัญญาณรบกวนในขณะที่สร้างการเชื่อมโยงเครือข่าย ครอสทอล์คที่จำกัดในสถาปัตยกรรมแบบผสมนี้ยังช่วยให้ตรวจจับข้อผิดพลาดแบบเรียลไทม์และใช้สิ่งที่เรียกว่าการระบายความร้อนตามลำดับ ประตูพันกันระหว่างสายพันธุ์ทำให้เกิดการเชื่อมต่อที่ขาดหายไประหว่างเครือข่ายและหน่วยความจำ

Drmota กล่าว ว่า “หนึ่งในแหล่งที่มาของข้อผิดพลาดทางเทคนิคที่เราประสบกับคิวบิตไอออนที่ติดอยู่นั้นกำลังลดลงเนื่องจาก สัญญาณ รบกวนของสนามแม่เหล็ก ” Drmota กล่าว “อย่างไรก็ตาม แคลเซียม-43 มีลักษณะการเปลี่ยนผ่านที่ไม่ไวต่อสนามแม่เหล็ก ขจัดข้อผิดพลาดนี้ จึงช่วยเพิ่มเวลาในการเชื่อมโยงกัน แม้ว่าสตรอนเชียม-88 เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการสร้างโฟตอนสำหรับเครือข่าย แต่ก็มีความไวต่อสัญญาณรบกวนจากสนามแม่เหล็ก”

แม้ว่าสตรอนเชียม-88 จะไวต่อสัญญาณรบกวนของสนามแม่เหล็ก แต่นักวิจัยก็สามารถรักษาความยุ่งเหยิงระหว่างเมมโมรีไอออนและโฟตอนได้นานขึ้น โดยการถ่ายโอนข้อมูลควอนตัมจากสตรอนเทียมไปยังแคลเซียมในระบบ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง พวกเขาสามารถรักษาสิ่งกีดขวางนี้ไว้ได้นานกว่า 10 วินาที ซึ่งนานกว่าที่พวกเขาสังเกตได้ระหว่างไอออนของสตรอนเทียมกับโฟตอนอย่างน้อย 1,000 เท่า