نمایش نخستین مزیت کوانتومی اثبات شده در یک سیستم فوتونیکی
عنوان خبر: نمایش نخستین مزیت کوانتومی اثبات شده در یک سیستم فوتونیکی
ژانر/موضوع: اپتیک کوانتومی
تاریخ انتشار خبر: 25 سپتامبر 2025
لینک خبر: The Quantum Insider
چکیده:
محققان دانشگاه فنی دانمارک (DTU) نخستین مزیت کوانتومی اثباتشده در یک سیستم فوتونیکی را گزارش کردند. این تیم نشان داد که پرتوهای نور درهمتنیده میتوانند بهطور چشمگیری تعداد اندازهگیریهای لازم برای شناسایی یک سیستم کوانتومی پرنویز را کاهش دهند. درحالیکه روشهای کلاسیک به منابعی با مقیاس نمایی نیاز دارند و انجام این کار را عملاً ناممکن میکند، رویکرد آنها توانست این مسئله را در ۱۵ دقیقه بهجای حدود ۲۰ میلیون سال حل کند. درهمتنیدگی با استفاده از یک اسکوئیزر — نوسانساز پارامتری نوری با بلور غیرخطی درون یک کاواک — در طولموجهای مخابراتی و با اجزای نوری استاندارد ایجاد شد. با استفاده از یک پرتو برای آزمون و دیگری برای مرجع، اندازهگیریهای مشترک نویز را حذف کرده و اطلاعات بیشتری استخراج کردند. این نتیجه یک مزیت یادگیری کوانتومی اثباتشده و مقیاسپذیر با کاربردهای بالقوه در حسگری، متریولوژی و یادگیری ماشینی ارائه میدهد.
شرح کامل خبر:
در یک مطالعهی سرنوشتساز که در مجله Science منتشر شده است، پژوهشگران دانشگاه فنی دانمارک (DTU) به همراه همکاران بینالمللی خود نخستین مزیت کوانتومی اثباتشده در یک سیستم فوتونیکی را بهطور تجربی نشان دادهاند؛ دستاوردی که گامی مهم در فناوریهای کوانتومی بهشمار میرود. این کار نه بر محاسبات، بلکه بر یادگیری رفتار سیستمهای پرنویز متمرکز است که مسئلهای بنیادی در علوم و مهندسی میباشد.
بهطور سنتی، شناسایی چنین سیستمهایی مستلزم اندازهگیریهای تکراری برای ساخت «اثر انگشت نویز» یا همان noise fingerprint است. اما در سیستمهای کوانتومی، که نویز بخشی ذاتی از اندازهگیریها است و تعداد اندازهگیریهای لازم میتواند با افزایش ابعاد سامانه بهصورت نمایی رشد کند، این رویکرد بهسرعت غیرعملی میشود.
تیم DTU این چالش را با استفاده از پرتوهای نور درهمتنیده که توسط یک اسکوئیزر—یک نوسانساز پارامتری نوری با بلور غیرخطی درون یک کاواک—تولید شدهاند، برطرف کرد. این ابزار درهمتنیدگی اینشتین–پودولسکی–روزن (EPR) را در طولموجهای مخابراتی ایجاد میکند که هرچند کامل نیست اما مقاوم و سازگار با اجزای نوری استاندارد است. سامانه شامل یک کانال نوری با چندین پالس نور بود که همگی الگوی نویز مشترکی داشتند. یک پرتو درهمتنیده برای آزمایش سیستم بهکار رفت و دیگری بهعنوان مرجع استفاده شد.
با انجام اندازهگیریهای مشترک، پژوهشگران توانستند بخش زیادی از نویز اندازهگیری را حذف کرده و اطلاعات بسیار بیشتری را در هر بار آزمایش نسبت به هر روش کلاسیک استخراج کنند. نتیجه، کاهش ۱۱٫۸ مرتبهای در پیچیدگی نمونهبرداری بود؛ بهگونهای که وظیفهای که در محاسبات کلاسیک حدود ۲۰ میلیون سال طول میکشید، در آزمایش آنها تنها ۱۵ دقیقه به طول انجامید.
نکتهی مهم آن است که این مزیت کوانتومی قابل اثبات است—هیچ سیستم کلاسیکی، صرفنظر از منابع موجود، نمیتواند به این عملکرد دست یابد. این فراتر از نمایشهای قبلیِ صرفاً افزایش سرعت یا نشانههای الگوریتمی از مزیت است و نخستین وظیفهی بهطور تجربی تأییدشدهای را معرفی میکند که اساساً برای سیستمهای کلاسیک دستنیافتنی است. پایداری این سیستم، که حتی با وجود تلفات عادی نوری هم کار میکند، جنبهی عملی بودن آن را بیشتر نشان میدهد.
این مطالعه علاوه بر یک نقطهی عطف در فوتونیک، مسیرهایی تازه برای پروتکلهای یادگیری تقویتشدهی کوانتومی میگشاید، با کاربردهای بالقوه در متریولوژی کوانتومی، حسگری و یادگیری ماشین. گرچه این آزمایش بر یک سیستم کنترلشده متمرکز بود و نه یک کاربرد واقعی خاص، اما شواهدی قوی ارائه میدهد که اپتیک کوانتومی همین امروز هم میتواند روشهای کلاسیک را بهطور معنادار و مقیاسپذیر پشت سر بگذارد و الگویی روشن برای مزیتهای عملی در آیندهی نزدیک فراهم سازد.
منابع:
[1] https://thequantuminsider.com/2025/09/25/proven-quantum-advantage-researchers-cut-learning-task-time-from-20-million-years-to-15-minutes/
[2] https://www.science.org/doi/10.1126/science.adv2560
دیدگاه خود را درباره این خبر با ما به اشتراک بگذارید.
