مخابرات كوانتمي و چشم انداز آن در شبكه هاي مخابرات نوري
چكيده :
انتقال حالت كوانتومي از يك نقطه به نقطه ديگر را مخابرات كوانتومي گويند. در مخابرات كوانتومي، اطلاعاتي كه بايد مخابره شوند، روي فوتون هايي سوار مي شوند كه هم مي توانند در فضاي آزاد و هم از طريق فيبرهاي نوري كم تلف ارسال شوند. ايجاد، كنترل و اندازه گيري اسپين در ساختارهاي نانو امكانات جديدي براي الكترونيك و پردازش اطلاعات از جمله محاسبات و مخابرات كوانتومي فراهم مي كند. در اين مقاله بنيان ها و مفاهيم اساسي مخابرات كوانتومي شامل اطلاعات كوانتومي، درهم تنيدگي كوانتومي و تله پورت كردن ارائه مي شود. در ادامه ساختار نيمه هاديي كه پلاريزاسيون فوتون را به اسپين الكترون منتقل مي كند و ذخيره سازي و دستيابي به اسپين الكترون را براي پردازش اطلااعات كوانتومي ممكن مي سازد بررسي خواهد شد. در نهايت به پيشرفت هاي اخير مخابرات كوانتومي در بعد آزمايشگاهي و عملي مي پردازيم.
مقدمه :
در مخابرات كوانتومي پرتوهاي نوري در بردارنده فوتونهاي درهم تنيده هستند، بطوريكه صرفنظر از فاصله، اندازه گيري فوتوني در يك پرتو، بر اندازه گيري هاي زوج فوتون درهم تنيده آن در پرتو ديگر تاثير مي گذارد. اطلاعاتي كه بايد مخابره شوند، روي فوتون هايي سوار مي شوند كه مي توانند هم در فضاي آزاد و هم از طريق فيبرهاي نوري كم تلف ارسال شوند. اطلاعات را مي توان روي سيستمهاي كوانتومي نظير اتم ها، فوتون ها و ... ذخيره و پردازش كرد. پردازش اطلاعات كوانتومي با پردازش اطلاعات كلاسيك متفاوت است، زيرا در حالت كوانتومي بايد همدوسي كوانتومي در ذخيره سازي و پردازش اطلاعات حفظ شود. جزء اصلي اطلاعات در سيستمهاي كوانتومي بيت كوانتومي يا كيوبيت است.
اطلاعات كوانتومي :
تفاوت اساسي مخابرات كوانتومي در مقايسه با مخابرات كلاسيك نوع اطلاعات مخابره شونده است. در مخابرات كوانتومي اطلاعات در حالات كوانتومي قرار دارند و اساس مخابرات كوانتومي ارسال و دريافت اين حالات كوانتومي است. از حالات كوانتومي كه در مخابرات كوانتومي قابل استفاده اند مي توان به اسپين الكترون و پلاريزاسيون فوتون اشاره كرد. در گيرنده و فرستنده سيستم مخابرات كوانتومي نيازمند پردازش اطلاعات كوانتومي هستيم. براي اين منظور متناظر با حالت كلاسيك در پردازش اطلاعات كوانتومي نيز گيت هاي كوانتومي تعريف مي شوند. در ادامه علاوه بر مرور مختصري بر مفهوم بيت هاي كوانتومي، گيت هاي كوانتومي نيز معرفي مي شوند.
كيوبيت :
واحد اطلاعات كلاسيك بيت است كه معادل آن در مكانيك كوانتومي كيوبيت ناميده مي شود كه در فضاي دو بعدي هيلبرت با حالات پايه و نمايش داده مي شود. كيوبيت بوسيله اسپين يك الكترون در يك نقطه كوانتومي يا پلاريزاسيون يك فوتون تعريف
مي شود. حالت پايه اسپين و حالت تحريك شده آن از نظر انرژي بوسيله تقسيم باند زيمن ΔEاز هم جدا مي شوند. كه فاكتور g لاند در نقطه كوانتومي و مگنتون بوهر و شدت ميدان مغناطيسي استاتيك است. به عنوان مثال براي GaAs ، و مقدار انرژي برابر ΔE بر هر تسلا ضرب در خواهد شد.
كيوبيت را در حالت كلي مي توان بصورت يك حالت تركيبي از جمع همدوس حالات پايه تعريف كرد.
كه
Q با احتمال در حالت و با احتمال در حالت قرار دارد.
شكل 1: نمايش عمومي كيوبيت. جمع همدوس حالات روي پوسته كره و حالت ناهمدوس در مركز آن قرار دارد. حالات قرينه روي پوسته بر هم عمودند.
را در حالت جمع همدوس، نمي توان بصورت يك حالت يكتا در نظر گرفت بلكه جمع همدوسي از هر دو حالت است.
مقدار دهي اوليه به همه كيوبيت ها در كامپيوترهاي كوانتومي با حالت پايه زيمن با رسيدن همه اسپين ها به حالت تعادل حرارتي در دماي T در حضور ميدان مغناطيسي قوي B در صورتيكه باشد، قابل دستيابي است. وقتي يك كيوبيت با يك حالت مقدار دهي شد در آن حالت باقي مي ماند تا وقتي كه محاسباتي انجام شود. عمليات روي يك كيوبيت منفرد با تغيير تقسيم كنندگي زيمن در هر نقطه كوانتومي صورت مي گيرد. اين كار ممكن است از طريق مدولاسيون فاكتور g ، دربرگيري لايه هاي مغناطيسي يا نقاط فرو مغناطيسي نزديك هم انجام شود. اسپين ترونيكس حوزه اي تازه در مهندسي الكترونيك است كه در آن بجاي استفاده از بار الكترونها از اسپين آنها به عنوان واحدهاي پايه اي اطلاعات يعني صفر و يك استفاده مي شود.
اسپين بالا به عنوان 1 در نظر گرفته مي شود و اسپين پايين به منزله صفر است. مقصود از اسپين نيز نحوه چرخش ابر الكتروني در فضاي اطراف هسته است. اگر چرخش در جهت عقربه هاي ساعت يا در خلاف آن باشد محور چرخش يا اسپين بالا يا پايين فرض مي شود. محققان در بررسي اسپين الكترون هاي نيمه هادي هايي از جنس اينديوم آرسنايد و گاليم آرسنايد مشاهده كردند كه اسپين اوليه الكترون هاي اينگونه نقطه هاي كوانتومي در مدت ns كه معادل نيم عمر اين اسپين ها است از مقدار اوليه خود به حد يك سوم كاهش مي يابند و آنگاه در اين تراز تا مدت ns باقي مي مانند. اين محققان در عين دريافته اند كه اگر يك ميدان مغناطيسي استاتيك ضعيف به ميزان يك دهم تسلا به اين نقطه ها اعمال شود مي توان از تضعيف اسپين جلوگيري كرد. اين قبيل ميدانها را مي توان با كمك يك آهنرباي ضعيف ايجاد كرد. حضور ميداني از اين نوع باعث مي شود نيم عمر اسپين الكترون تا 4 نانو ثانيه افزايش يابد و به اين ترتيب امكان بهره گيري از پديده اسپين در ادوات الكترونيكي آينده را بالا ببرد.
مقداردهي اوليه، عمليات و بازخواني مقدار اسپين از مسائل مهم اسپين ترونيكس است. يك سيستم دو سطحي به عنوان كيوبيت استفاده مي شود. اسپين الكترون منفرد كه در ترازهاي اربيتالي منفرد محدود هستند را مي توان براي اين سيستم دوسطحي درنظر گرفت. مقدار دهي اسپين ها با حالت اسپين بالا وقتي كه اسپين ها در يك ميدان مغناطيسي قوي به تعادل مي رسند بدست مي آيد. مقداردهي اوليه را مي توان با استفاده از تزريق اسپين از يك فرومگنتي كه در بدنه نيمه هادي قرار گرفته انجام داد. عمليات روي يك كيوبيت منفرد با تنظيم محلي انرژي زيمن اسپين هاي نقطه كوانتومي يا با استفاده از تغييرات ميدان مغناطيسي قابل انجام است. بازخواني اسپين در نقاط كوانتومي با استفاده از يك فيلتر اسپيني قابل انجام است. فيلترهاي اسپيني بصورت آزمايشگاهي گزارش شده است.
گيت هاي كوانتومي :
در بحث پردازش اطلاعات كوانتومي چهار گيت اصلي وجود دارد كه تمام پردازش هاي كوانتومي بوسيله اين چهار گيت قابل پياده سازي هستند. در زير بطور مختصر اين گيت ها معرفي مي شوند.
1- گيت CNOT:
اين گيت داراي دو ورودي است و در صورتيكه ورودي اول يا همان كيوبيت اول يك باشد، كيوبيت دوم را تغيير مي دهد، يعني اگر كيوبيت دوم يك بود آن را به صفر و اگر مقدار آن صفر بود آن را به يك تبديل مي كند. در صورتيكه كيوبيت اول صفر باشد تغييري رخ نخواهد داد.
CONT=
2- گيت هادامارد :
اين گيت داراي يك ورودي است و داراي ماتريس عملكرد زير است.
H=
3- گيت انتقال فاز :
اين گيت داراي يك ورودي است و عملكرد آن به اين صورت است كه اگر ورودي صفر باشد بدون تغيير عبور مي كند ولي اگر ورودي يك باشد، آن را در منفي ضرب مي كند يا به عبارت ديگر فاز آن را 180 درجه تغيير مي دهد.
Z=
4- گيت چرخش :
اين گيت نيز داراي يك ورودي است و بصورت زير عمل مي كند،
T=
درهم تنيدگي كوانتومي :
اينشتين در سال 1935 به منظور ناقص نشان دادن توانايي واقع نمايي نظريه مكانيك كوانتومي با كمك دو تن از شاگردان خود آزمايش فكري مشهوري( كه به معروف شد) را طراحي كرد كه در تحولات بعدي فيزيك جديد در قرن بيستم تاثير بسزايي داشت. در اين آزمايش فرض مي شد كه دو سيستم كوانتومي نظير دو فوتون در يك محيط ايزوله و مجزا از تاثيرات بيروني با هم اندركنش انجام مي دهند و سپس از هم دور مي شوند. تا زماني كه اين دو فوتون در شرايط انزوا از محيط بيرون باقي بمانند، هر اندازه هم كه فاصله ميان آن دو زياد باشد باز هم يك سيستم واحد به شمار مي آيند به طوري كه اگر يكي از دو فوتون ها اندازه گيري شود تا برخي از مشخصه هاي آن شناسايي شود، آزمايشگر مي تواند اطلاعات مشابهي را در مورد فوتون دوم كسب كند بدون آنكه به آن دسترسي مستقيم داشته باشد.
اندركنش EPR داراي سه خصوصيت عمده است:
• هر اصلاح يا تغييري كه به ذره شماره يك اعمال شود، زوج آن يعني ذره شماره 2 نيز دچار آن تغييرات مي شود.
• تغييرات ذره 2 كه ناشي از تغييرات اعمال شده به ذره 1 است، وابسته به فاصله ميان آنها نيست.
• ذره 2 بطور همزمان تغييرات ذره 1 را حس مي كند.
مدل رياضي در هم تنيدگي كوانتومي :
با استفاده از گيت هاي كوانتومي مي توان همانند شكل( 2)، يك زوج فوتون در هم تنيده را بصورت رياضي مدل كرد. اين مدار از سري كردن گيت هادامارد و CNOT بدست مي آيد. اگر ورودي اين مدار را يكي از حالات , , , در نظر بگيريم چهار حالت در هم تنيده متفاوت با عنوان حالات بل بدست خواهد آمد.
شكل2: مدار كوانتمي توليد كننده زوج EPR
در حالت اول ورودي را فرض كرده و خروجي مدار را محاسبه مي كنيم . حالت پس از عبور از گيت H به حالت زير تبديل مي شود.
در نتيجه قبل از گيت CNOT حالت كوانتومي تركيبي عبارت است از:
در اثر عبور اين حالت كوانتومي از گيت CNOT حالت زير حاصل مي شود:
اگر ورودي را سه حالت ديگر , , در نظر بگيريم سه حالت ديگر بل بدست مي آيند و لذا خواهيم داشت.
ناهمدوسي :
ناهمدوسي فرايندي است كه در آن اطلاعات كوانتومي از بين مي روند. دو مقياس زماني براي تشريح ناهمدوسي يك اسپين كه بصورت نمايي در حضور يك ميدان مغناطيسي اعمالي، ميرا مي شود، استفاده مي شود. زمان ميرايي طولي اسپين است كه زمان گذر اتفاقي از حالت را توصيف مي كند. زمان ميرايي عرضي اسپين است كه زمان ميرايي حالت را توصيف مي كند. هر دو مقياس زماني براي محاسبات كوانتومي حائز اهميت هستند و در خطاي كيوبيت تاثيرگذارند.
تله پورت كردن و فرآيند مخابرات كوانتومي :
در عالم فيزيكدانان ، تله پورت كردن به معناى حمل يا بردن چيزى از نقطه اى به نقطه ديگر بدون ارتباط فيزيكى است. انتقال اطلاعات بر روى فوتونها اساس رايانه هاى كوانتومى را تشكيل مي دهد. سرعت تله پورت كردن فوتون ها از سرعت نور تجاوز مى كند اما با توجه به شيوه كار در انتقال اطلاعات، اين سرعت در كامپيوترهاى كوانتومى به سرعت نور محدود مى شود. تله پورت كردن يا جابجايى بدون ارتباط فيزيكى، تا حدود زيادى مشابه داستانهاى علمى تخيلى فضايى است كه فردى از نقطه اى ناپديد و در نقطه اى ديگر ظاهر مى شود، با اين تفاوت كه در آزمايشهاى كنونى، «ماده» منتقل نمى شود، بلكه فقط فوتون ها و اطلاعاتى كه بر روى آنها سوار شده، انتقال مي يابند.
براي تشريح فرآيند مخابرات كوانتومي از شكل (3) استفاده مي كنيم. در اين فرآيند، يك زوج فوتون EPR توليد و يكي از اين فوتون ها برايA و ديگري براي B ارسال مي شود. براي اطمينان از اينكه درهم تنيدگي ميان دو فوتون حفظ شود، بايد آنها را از محيط اطراف ايزوله كرد. فرستندهA تغييرات مورد نظر خود را با استفاده از گيت U به فوتون خود اعمال مي كند.. اين تغييرات همان تغيير در پلاريزاسيون فوتون مي باشد. با توجه به توضيحات قبلي، تغييرات فوتون A بر فوتون گيرنده B نيز اثر مي كند. در مرحله بعدي فرآيند، فرستنده A نتايج اندازه گيري خود را با استفاده از يك كانال كلاسيك براي Bمي فرستد. گيرندهB بوسيله گيت كوانتومي M تغييرات مورد نياز را روي فوتون خود انجام داده تا پيام ارسالي A را استخراج كند. اگر دو دو فوتون اوليه كه در منبع EPR درهم تنيده مي شوند داراي حالات زير باشند،
;
شكل3: فرآيند مخابرات كوانتمي
يك سيستم شامل دو فوتون با حالت زير حاصل خواهد شد،
زيرنويس 2و3 به ترتيب براي فوتون هاي ارسال شده به A و B استفاده شده است. اگر A بخواهد حالت ناشناخته را براي B ارسال كند. اين حالت بر فوتون A عمل مي كند. حالت كامل سه ذره جهت استخراج اطلاعات مربوطه توسط B عبارت است از، (استفاده از مبناي عملگري بل)،
اين رابطه را مي توان برحسب و بصورت زير نوشت،
با توجه به اين رابطه چهار حالت ممكن با احتمال مساوي مي تواند وجود داشته باشد. اين چهار حالت عبارتند از:
;
;
در حالت اول گيرندهB فقط بايد در اسپين خود يك ضريب فاز را اعمال كند و در بقيه حالات، B بايد عمليات واحدي را بر اسپين خود اعمال كند كه در اين حالت اين عمليات معادل چرخش اسپين حول محورهاي z،y،x به اندازه 180 درجه است.
گيرنده مخابرات كوانتومي: آشكارساز نوري اسپيني :
در شكل( 4) يك گيرنده همدوس اسپيني نمايش داده شده است. در اين قطعه از تركيب تكنولوژي سيليكن و III-Vاستفاده شده است. مواد با روش همجوشي ويفر به هم وصل شده اند. اين يك فرايند تجاري است و اجازه مي دهد تا با بازدهي اپتيكي بالا نيمه هاديهاي III-V را كه طول عمر خيلي طولاني دارند با هم تركيب كرد و از ميزباني نيمه هادي گروه IV، بخصوص سيليكن ، براي اسپين الكترون بهره برد. الكترون در يك چاه كوانتومي GaAs با ضخامت كه بوسيله InP با ناخالصي نوع p محاط شده است، توليد مي شود. چاه كوانتومي بصورت اپتيكي محدود است، آنچنانكه جذب فوتون نيازمند تقويت بوسيله يك كاواك رزونانس اپتيكي است. حفره، پس از توليد از طريق يك لايه InP نوع به سمت زمين حركت مي كند. حفره هيچگونه اطلاعات كوانتومي را حمل نمي كند زيرا با حالات اسپين الكترون باند هدايت در هم تنيده نيست. الكترون بوسيله يك ميدان الكتروستاتيك به بخش حافظه و پردازش گيرنده همدوس اسپيني منتقل مي شود. اين انتقال مي تواند تا وقتيكه همدوسي با درجه خيلي بالايي حفظ مي شود، انجام شود. بخش حافظه و پردازش آشكارساز در واقع يك پردازنده كوانتومي كوچك است. گيت هاي منطقي در ساختار نامتجانس SiGe وجود دارند. لايه كه با B نشان داده شده است، لايه سد با شكاف باند نسبتاً زياد براي محدود كردن الكترون در ناحيه موردنظر است. ميان اين لايه ها الكترون به يك يون كه در زير يك گيت الكتريكي كاشته شده است، محدود مي شود. در آنجا الكترون محدود مي ماند، ولي اطلاعات ذخيره شده در اسپين آن مي تواند از طريق تبادل اسپين با الكترون هاي محدود به يون هاي ناخالص مشابه كه در زير گيت قرار گرفته است، به كامپيوتر منتقل شود. كنترل مورد نياز از طريق اعمال ولتاژ به گيت ها و اين واقعيت كه فاكتور g الكترون محدود ميان دو لايه سد، مدوله مي شود، انجام مي گيرد. در لايه كه لايه تنظيم نيز ناميده مي شود، فاكتور g در جهت برابر است. در لايه يا لايه D (بخشنده ) فاكتور g برابر است. با مدوله كردن ولتاژ گيت تابع موج الكترون از طريق اثر استارك به سمت الكترود كشيده مي شود. در حضور يك ميدان تشعشعي مايكروويو ثابت، اسپين الكترون مي تواند از حالت رزونانس بيرون آيد. اين باعث اندركنش هاي كيوبيت هاي منفرد مي شود. اندركنش دو كيوبيت با اعمال ولتاژهاي مثبت به گيت مجاور الكترودها صورت م يگيرد. هر دو الكترون از يون ها دور شده و اندركنش كولني كاهش يافته باعث افزايش شعاع بوهر مي شود. اين امر باعث افزايش اندركنش ميان الكترون هاي همسايه مي شود و فعل و انفعال مبادله را آغاز مي كند. اين فعل و انفعال مبادله عمليات NOT ميان كيوبيت ها را كنترل مي كند. چنين اندركنش يك كيوبيتي و دو كيوبيتي با يكديگر يك دسته عمومي از گيت ها را شكل مي دهد، آنچنانكه هر تبديلي مي تواند روي اطلاعات كوانتومي ذخيره شده در اسپين هاي الكترون محدود، از قبيل تصحيح خطا و پردازش اطلاعات كوانتومي انجام شود.
شكل 4: يك مقطع عرضي مفهومي از آشكارساز نوري همدوس اسپيني.
-7 فرستنده مخابرات كوانتومي: گسيلنده فوتوني :
بعد از تصحيح خطا، تله پورت كردن يا ديگر مراحل پردازش اطلاعات كوانتومي، مي خواهيم اطلاعات كوانتومي را بصورت فوتون انتشار دهيم. اين كار با اجراي معكوس فرآيند آشكار سازي قابل انجام است . الكترون نياز دارد كه با يك حفره باز تركيب شود .
فقط يك نوع حفره اجازه دارد با الكترون فعل وانفعال انجام دهد. از آنجاكه حفره از بالاي باند ظرفيت انتخاب مي شود، مادامي كه تعدادشان بطور طبيعي زياد باشد، براي بازتركيب مشكلي وجود نخواهد داشت. گسيلنده فوتوني همانطور كه در شكل( 5) نشان داده شده است، بسيار شبيه گيرنده نوري است . اطلاعاتي كه بايد انتقال يابند ابتدا به الكترون محدود به اولين يون ناخالصي منتقل مي شوند. اين الكترون با اعمال يك پالس نسبتاً قوي به الكترود گيت از يون جدا شده و بصورت Pالكترواستاتيكي به نقطه كوانتومي InGaAs منتقل مي شود. حفره نيز به همين صورت به نقطه كوانتومي منتقل شده و بازتركيب الكترون - حفره صورت مي گيرد. بمحض بازتركيب، اطلاعات كوانتومي به فوتون گسيل شده، منتقل مي شوند. در ساختار گيرنده نيز تغيير كوچكي رخ داده است و نقطه كوانتومي جايگزين چاه كوانتومي شده است. دليل استفاده از نقطه كوانتومي اينست كه تابع موج الكترون در فضاي كوچكي محدود شود و قبل از گسيل فوتون، آزادانه به محيط اطراف حركت نكند. در بخش گيرنده، الكترون بمحض توليد شدن از ماده III-V خارج مي شود. در بخش گسيلنده انتظار مي رود كه الكترون با حفره تزريقي اندركنش داشته باشد. اين امر ممكن است چندين نانوثانويه به طول بينجامد. يك الكترون آزاد، تمايل به اسپين هاي مختلف در طول عمر خود دارد و سريعاً ناهمدوس مي شود. نقطه كوانتومي بايد به اندازه كافي كوچك باشد تا انرژي محدودسازي آن از kT بزرگتر باشد و به عبارت ديگر رابطه محقق شود. بعلاوه براي تضمين زمان لازم براي به دام افتادن الكترون، مقاومت تونل زني R براي الكترون هاي درون نقطه كوانتومي بايد باشد.
شكل5- يك مقطع عرضي از منتشر كننده فوتوني همدوس
پيشرفتهاي مخابرات كوانتومي و آينده آن :
فيزيكدانان فرهنگستان علوم اتريش و دانشگاه وين با استفاده از يك فيبرنوري به طول 800 متر، دو آزمايشگاه در دو سوي رود دانوب را به يكديگر متصل كردند و از اين طريق، حالت كوانتومي اجزاء نور را از فرستنده به گيرنده انتقال دادند. در كامپيوترهاي آينده از اين روش براي ايجاد بيت هاي كوانتومي بمنظور نمايش صفر و يك ديجيتالي استفاده خواهد شد.
موفقيت آميز بودن اين آزمايش به اين معناست كه انتقال اطلاعات بر روي فوتونهاي نور كه اساس رايانه هاي كوانتومي را تشكيل مي دهد، عملا امكان پذير است. در آزمايش ديگري از طريق سيم پيچي به طول بيش از دو كيلومتر بيت هاي كوانتومي يا كيوبيت ها تله پورت شدند، اما در اين آزمايش كه در محيط طبيعي انجام گرفت، فاصله واقعي ميان دو آزمايشگاه، از 55 متر تجاوز نمي كرد. گام بعدي براي ارتباطات جهاني كوانتومي، تلاش براي تله پورت كردن فوتونها با استفاده از ارتباطات ماهواره اي است. اكنون بايد اين نكته روشن شود كه آيا تله پورت كردن فوتونها در ميان نقاطي با فواصل بسيار زياد، امكان پذير است يا نه؟ تله پورت كردن يا جابجايي بدون ارتباط فيزيكي،تا حدود زيادي مشابه داستانهاي علمي تخيلي فضايي است كه فردي از نقطه اي ناپديد و در نقطه اي ديگر ظاهر مي شود با اين تفاوت كه در آزمايشهاي كنوني، «ماده» منتقل نمي شود، بلكه فقط فوتونها و اطلاعاتي كه بر روي آنها سوار شده، انتقال مي يابند.
در حال حاضر تنها سيستم مناسب براي مخابرات كوانتومي راه دور، فوتون است. سيستمهاي ديگر مثل اتم ها و يون ها در حال بررسي هستند و بكارگيري آنها در مخابرات كوانتومي در آينده نزديك محقق نمي شود. يكي از مشكلات سيستمهاي مبتني بر فوتون، تلفات فوتونها در كانال كوانتومي است. اين موضوع فاصله قابل عبور براي تك فوتون را با توجه به آشكارسازها و فيبرهاي سيليكايي موجود به محدود مي كند. اصولا اين مشكل با تقسيم فاصله به فواصل كوچكتري كه بتوان درهم تنيدگي كوانتومي را در آن تله پورت كرد، مرتفع مي شود. كاربرد بعدي كه اصطلاحاً « مبادله درهم تنيدگي» و «حافظه كوانتومي» ناميده مي شوند، از انتقال درهم تنيدگي به فواصل دور بدست مي آيند. بعلاوه براي حذف ناهمدوسي ناشي از كانال هاي كوانتومي، از تكراركننده كوانتومي استفاده مي شود.
براي انتشار فوتون دو محيط وجود دارد: فيبرهاي نوري و فضاي آزاد. هركدام از اين دو انتخاب، طول موج مناسب متناظر با خود را نياز دارد. براي فيبرهاي نوري محدوده طول موجي رايج مخابرات معمولي يعني ~ نيز براي مخابرات كوانتومي استفاده مي شود. در حالت فضاي آزاد طول موج كوتاهتر در حدود با توجه به موجود بودن آشكارسازهاي كارآمد و همچنين طول موجهاي خيلي بلندتر ~ كه در آنجا اتمسفر شفاف است براي مخابرات كوانتومي استفاده مي شود.
پاسخ با نقل قول
علاقه مندی ها (بوک مارک ها)