يطور العلماء أجهزة استشعار الكم بدقة أكبر

طور فريق بحثي من جامعة إنسبروك مفهومًا جديدًا يمكن استخدامه لتشغيل أجهزة الاستشعار الكمومية بدقة أكبر.

الساعات الذرية هي أكثر أجهزة الاستشعار كفاءة التي طورتها البشرية على الإطلاق. حاليًا، يمكن اكتشافها في معاهد المعايير الوطنية، أو في الأقمار الصناعية لأنظمة الملاحة. 

يعتزم العلماء في جميع أنحاء العالم زيادة تحسين دقة هذه الساعات. يتضمن ذلك مجموعة بحثية، بقيادة بيتر زولر ، المنظر من إنسبروك ، النمسا، الذي طور مفهومًا جديدًا يمكن استخدامه لتشغيل أجهزة الاستشعار الكمومية بدقة أكبر بغض النظر عن المنصة التقنية المستخدمة في صنع المستشعر.

أوضح دينيس فاسيليف ورافائيل كاوبروجر من مجموعة بيتر زولير في معهد البصريات الكمومية والمعلومات الكمية في النمسا: “إننا نجيب على السؤال حول مدى دقة المستشعر مع إمكانات التحكم الحالية ونقدم وصفة لكيفية تحقيق ذلك”. أكاديمية العلوم في إنسبروك.

كيف طور العلماء أجهزة استشعار الكم؟

استخدم الفيزيائيون طريقة من معالجة المعلومات الكمومية. تصف خوارزمية الكم المتغيرة دائرة بوابات كمومية تعتمد على معلمات حرة. 

من خلال إجراءات التحسين، يكتشف المستشعر الكمومي بشكل مستقل أفضل الإعدادات للحصول على نتيجة مثالية.

قال فاسيليف وكاوبروجر: “لقد طبقنا هذه التقنية على مشكلة من علم القياس – علم القياس”. “هذا مثير لأن التقدم التاريخي في الفيزياء الذرية كان مدفوعًا بالمترولوجيا ، وبالتالي نشأت معالجة المعلومات الكمومية من ذلك. 

وأضاف بيتر زولير “لقد وصلنا إلى دائرة كاملة هنا”. وبالتالي، مع هذا النهج الجديد، يمكن للعلماء تحسين أجهزة الاستشعار الكمومية إلى الحد الذي يحققون فيه أفضل دقة ممكنة مسموح بها نظريًا.

لقد لوحظ داخل المجتمع العلمي أن الساعات الذرية يمكن أن تعمل بشكل أكثر دقة من خلال استغلال التشابك الميكانيكي الكمومي. ومع ذلك، كان هناك نقص في الأساليب لتحقيق تشابك قوي لمثل هذه التطبيقات.

يستخدم العلماء الآن تشابكًا مخصصًا تم ضبطه بدقة وفقًا لمتطلبات العالم الحقيقي. باستخدام هذه الطريقة، يولدون مجموعة تتكون من الحالة الكمية المثلى والقياسات المطلوبة لكل مستشعر كم فردي.

يسمح هذا بتقريب دقة المستشعر إلى الظروف المثلى، والتي أصبحت ممكنة وفقًا لقوانين الطبيعة، مع زيادة طفيفة فقط في الحمل. 

أشار كريستيان مارسينياك من قسم الفيزياء التجريبية بجامعة إنسبروك إلى أنه “في تطوير أجهزة الكمبيوتر الكمومية، تعلمنا إنشاء حالات متشابكة مصممة خصيصًا”. “نحن الآن نستخدم هذه المعرفة لبناء أجهزة استشعار أفضل.”

ما هي فوائد هذه التقنية؟

تم تنفيذ هذا المفهوم النظري الآن في الممارسة العملية لأول مرة في جامعة إنسبروك ، كما أفاد قائدا الدراسة، توماس مونز ورينر بلات.

أجرى الفيزيائيون قياسات التردد بناءً على حسابات الكم المتغيرة على جهاز الكمبيوتر الكمي الخاص بمصيدة الأيونات. 

نظرًا لأنه لا يزال من السهل نسبيًا محاكاة التفاعلات المستخدمة في مصائد الأيونات الخطية على أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية، تمكن زملاء النظرية من التحقق من المعلمات الضرورية على كمبيوتر عملاق في جامعة إنسبروك.

على الرغم من أن الإعداد التجريبي ليس مثاليًا بأي حال من الأحوال، إلا أن النتائج تتفق جيدًا بشكل مدهش مع القيم المتوقعة نظريًا. 

نظرًا لأن مثل هذه المحاكاة غير مجدية لجميع أجهزة الاستشعار الكمومية، فقد أظهر العلماء طريقة ثانية: لقد استخدموا طرقًا لتحسين المعلمات تلقائيًا دون معرفة مسبقة.

قال الفيزيائي التجريبي توماس فيلدكر: “على غرار التعلم الآلي، يجد الكمبيوتر الكمومي القابل للبرمجة وضعه الأمثل بشكل مستقل باعتباره مستشعرًا عالي الدقة”.

وخلص زولر إلى أن “مفهومنا يجعل من الممكن إثبات ميزة التقنيات الكمومية على أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية في مشكلة ذات صلة عملية”. 

“لقد أظهرنا عنصرًا حاسمًا في الساعات الذرية المعززة كميًا من خلال مقياس تداخل رامزي المتغير.

“تشغيل هذا في ساعة ذرية مخصصة هو الخطوة التالية. ما تم عرضه حتى الآن فقط للحسابات ذات الصلة العملية المشكوك فيها يمكن إثباته الآن باستخدام مستشعر كمي قابل للبرمجة في المستقبل القريب – الميزة الكمية “.

تم دعم البحث مالياً من قبل صندوق العلوم النمساوي FWF، ووكالة ترويج الأبحاث FFG، والاتحاد الأوروبي في إطار شركة Quantum Flagship ، واتحاد الصناعات النمساوية Tyrol ، من بين آخرين. 

تم نشر النتائج في مجلتي  Nature  و  Physical Review X.

المصدر: innovationnewsnetwork

إقراء ايضا:

إنشاء حساب موقع PayPal

إنشاء حساب موقع Payeer

إنشاء حساب موقع خمسات

انشاء حساب موقع صراحة

أنواع الجرائم الالكترونية

إنشاء حساب فيس بوك

انشاء حساب انستقرام

دليل سيو SEO | تحسين محركات البحث 2023

أنت تستخدم إضافة Adblock

يعتمد موقع انشاء على الاعلانات كمصدر لدعم الموقع، يجب عليك ايقاف تشغيل حاجب الاعلانات لمشاهدة المحتوي