นักฟิสิกส์เพิ่งประสบความสำเร็จในการเคลื่อนย้ายควอนตัมระหว่างชิปคอมพิวเตอร์เป็นครั้งแรก

เมื่อปี 2019 สิ้นสุดลง การเดินทางสู่การตระหนักรู้อย่างเต็มที่การคำนวณควอนตัมกล่าวต่อ: นักฟิสิกส์สามารถสาธิตการเคลื่อนย้ายควอนตัมระหว่างชิปคอมพิวเตอร์สองตัวได้เป็นครั้งแรก

พูดง่ายๆ ก็คือ ความก้าวหน้านี้หมายความว่าข้อมูลถูกส่งระหว่างชิปไม่ใช่โดยการเชื่อมต่อทางอิเล็กทรอนิกส์ทางกายภาพ แต่ผ่านทางสิ่งกีดขวางควอนตัม– โดยการเชื่อมโยงอนุภาคสองตัวข้ามช่องว่างโดยใช้หลักการของฟิสิกส์ควอนตัม

เรายังไม่เข้าใจทุกอย่างเกี่ยวกับควอนตัมสิ่งกีดขวาง(เป็นปรากฏการณ์เดียวกับที่อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ เรียกว่า "การกระทำที่น่ากลัว") แต่ความสามารถในการส่งข้อมูลระหว่างชิปคอมพิวเตอร์นั้นมีความสำคัญ แม้ว่าจนถึงขณะนี้เราจะถูกจำกัดให้อยู่ในสภาพแวดล้อมของห้องปฏิบัติการที่มีการควบคุมอย่างเข้มงวดก็ตาม

"เราสามารถสาธิตการเชื่อมโยงการพัวพันคุณภาพสูงระหว่างชิปสองตัวในห้องปฏิบัติการ โดยที่โฟตอนบนชิปตัวใดตัวหนึ่งมีสถานะควอนตัมเดียว"Dan Llewellyn นักฟิสิกส์ควอนตัมอธิบายจากมหาวิทยาลัยบริสตอลในสหราชอาณาจักร

"ชิปแต่ละตัวได้รับการตั้งโปรแกรมไว้อย่างสมบูรณ์เพื่อทำการสาธิตต่างๆ ซึ่งใช้สิ่งกีดขวาง"

สมมุติว่าสิ่งกีดขวางควอนตัมสามารถทำงานได้ทุกระยะ ได้รับสองอนุภาคเชื่อมโยงกันอย่างแยกไม่ออกซึ่งหมายความว่าการดูสิ่งหนึ่งจะบอกเราบางอย่างเกี่ยวกับอีกสิ่งหนึ่ง ไม่ว่าสิ่งนั้นจะอยู่ที่ไหน (ในกรณีนี้ บนชิปคอมพิวเตอร์ที่แยกต่างหาก)

เพื่อให้บรรลุผล ทีมงานได้สร้างคู่ที่พัวพันกันโฟตอนเข้ารหัสข้อมูลควอนตัมในลักษณะที่รับประกันการรบกวนในระดับต่ำและความแม่นยำในระดับสูง มีการเชื่อมโยงกันมากถึงสี่คิวบิต ซึ่งเทียบเท่ากับควอนตัมของบิตการประมวลผลแบบคลาสสิก

"การสาธิตหลักคือการทดลองเคลื่อนย้ายมวลสารด้วยชิปสองตัว โดยที่สถานะควอนตัมแต่ละตัวของอนุภาคจะถูกส่งผ่านชิปทั้งสองตัวหลังจากทำการวัดควอนตัมแล้ว"เลเวลลินกล่าว-

"การวัดนี้ใช้พฤติกรรมแปลกๆ ของฟิสิกส์ควอนตัม ซึ่งจะยุบการเชื่อมโยงพัวพันและถ่ายโอนสถานะของอนุภาคไปยังอนุภาคอื่นที่อยู่บนชิปตัวรับอยู่แล้ว"

จากนั้นนักวิจัยจึงสามารถทำการทดลองโดยมีความเที่ยงตรงถึง 91 เปอร์เซ็นต์ โดยข้อมูลเกือบทั้งหมดถูกส่งและบันทึกอย่างถูกต้อง

นักวิทยาศาสตร์มีการเรียนรู้เพิ่มมากขึ้นเกี่ยวกับสิ่งกีดขวางควอนตัมทำงานอย่างไรแต่สำหรับตอนนี้มันควบคุมยากมาก ไม่ใช่สิ่งที่สามารถติดตั้งในแล็ปท็อปได้ คุณต้องมีอุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์ขนาดใหญ่และมีราคาแพงจำนวนมากจึงจะทำงานได้

แต่ความหวังก็คือความก้าวหน้าในห้องทดลองเช่นนี้ สักวันหนึ่งอาจนำไปสู่ความก้าวหน้าด้านคอมพิวเตอร์ที่ทุกคนสามารถใช้ประโยชน์ได้ - พลังการประมวลผลอันทรงพลังและอินเทอร์เน็ตระดับต่อไปที่มีการป้องกันการแฮ็กในตัว

การสูญเสียข้อมูลต่ำและความเสถียรสูงของการเคลื่อนย้ายมวลสาร รวมถึงการควบคุมในระดับสูงที่นักวิทยาศาสตร์สามารถเอาชนะการทดลองได้ ล้วนเป็นสัญญาณที่ดีในแง่ของการวิจัยติดตามผล

นอกจากนี้ยังเป็นการศึกษาที่เป็นประโยชน์สำหรับความพยายามในการทำให้ฟิสิกส์ควอนตัมทำงานร่วมกับเทคโนโลยีชิปซิลิคอน (Si-chip) ที่ใช้ในคอมพิวเตอร์ในปัจจุบัน และเทคนิคเสริมโลหะออกไซด์-เซมิคอนดักเตอร์ (CMOS) ที่ใช้ในการผลิตชิปเหล่านั้น

"ในอนาคต การบูรณาการ Si-chip ของอุปกรณ์ควอนตัมโฟโตนิกและการควบคุมอิเล็กทรอนิกส์แบบคลาสสิกจะเปิดประตูสู่เครือข่ายการประมวลผลข้อมูลและการสื่อสารควอนตัมที่รองรับ CMOS บนชิปเต็มรูปแบบ"Jianwei Wang นักฟิสิกส์ควอนตัมกล่าว, จากมหาวิทยาลัยปักกิ่ง ประเทศจีน.

งานวิจัยที่ได้รับการตีพิมพ์ในฟิสิกส์ธรรมชาติ-