دراسة جديدة حول جسيم الفوتون

Quantum computers? First photonic router demonstrated

Date:
July 14, 2014

Source:
Weizmann Institute of Science

Summary:
Scientists have demonstrated for the first time a photonic router -- a quantum device based on a single atom that enables routing of single photons by single photons. This achievement is another step toward overcoming the difficulties in building quantum computers.

................................... ......................
photonic router -- a quantum device based on a single atom that enables routing of single photons by single photons. This achievement, as reported in Science magazine, is another step toward overcoming the difficulties in building quantum computers.


At the core of the device is an atom that can switch between two states. The state is set just by sending a single particle of light -- or photon -- from the right or the left via an optical fiber. The atom, in response, then reflects or transmits the next incoming photon, accordingly. For example, in one state, a photon coming from the right continues on its path to the left, whereas a photon coming from the left is reflected backwards, causing the atomic state to flip. In this reversed state, the atom lets photons coming from the left continue in the same direction, while any photon coming from the right is reflected backwards, flipping the atomic state back again. This atom-based switch is solely operated by single photons -- no additional external fields are required.
"In a sense, the device acts as the photonic equivalent to electronic transistors, which switch electric currents in response to other electric currents," says Dr. Barak Dayan, head of the Weizmann Institute’s Quantum Optics group, including Itay Shomroni, Serge Rosenblum, Yulia Lovsky, Orel Bechler and Gabriel Guendleman of the Chemical Physics Department in the Faculty of Chemistry. The photons are not only the units comprising the flow of information, but also the ones that control the device.
This achievement was made possible by the combination of two state-of-the-art technologies. One is the laser cooling and trapping of atoms. The other is the fabrication of chip-based, ultra-high quality miniature optical resonators that couple directly to the optical fibers. Dayan’s lab at the Weizmann Institute is one of a handful worldwide that has mastered both these technologies.
The main motivation behind the effort to develop quantum computers is the quantum phenomenon of superposition, in which particles can exist in many states at once, potentially being able to process huge amounts of data in parallel. Yet superposition can only last as long as nothing observes or measures the system otherwise it collapses to a single state. Therefore, photons are the most promising candidates for communication between quantum systems as they do not interact with each other at all, and interact very weakly with other particles.
Dayan: "The road to building quantum computers is still very long, but the device we constructed demonstrates a simple and robust system, which should be applicable to any future architecture of such computers. In the current demonstration a single atom functions as a transistor -- or a two-way switch -- for photons, but in our future experiments, we hope to expand the kinds of devices that work solely on photons, for example new kinds of quantum memory or logic gates."
................................... ................................... .................................

http://www.sciencedaily.com/releases...0714104103.htm

أحاول الترجمة و فيها اخطاء و هذا جهد المقل

الموجه الضوئية - جهاز الكم بناء على ذرة واحدة تمكن من توجيه الفوتونات واحد عن طريق الفوتونات واحد. هذا الإنجاز، كما ورد في مجلة العلوم، هو خطوة أخرى نحو التغلب على الصعوبات في بناء أجهزة الكمبيوتر الكم.


في صميم الجهاز هو الذرة التي يمكن التبديل بين حالتين. يتم تعيين حالة فقط عن طريق إرسال جسيم واحد من الضوء - أو الفوتون - من اليمين أو اليسار عبر الألياف الضوئية. الذرة، ردا على ذلك، ثم يعكس أو ينقل الفوتون واردة المقبل، وفقا لذلك. على سبيل المثال، في حالة واحدة، فوتون من الناحية اليمنى يستمر في طريقها إلى اليسار، في حين ينعكس الفوتون القادم من الجهة اليسرى إلى الخلف، مما تسبب في ايجاد حالة عكسية للذرة . في هذه الحالة معكوسة، الذرة تتيح مواصلة الفوتونات القادمة من الناحية اليسرى في نفس الاتجاه، في حين ينعكس أي الفوتون من الناحية اليمنى إلى الوراء، تنقليب حالة الذرية مرة أخرى. ويتم تشغيل هذا التحول القائم على ذرة واحدة فقط من الفوتونات - ليس هناك حاجة لحقول خارجية إضافية.بمعنى من المعاني، ويعمل الجهاز باعتباره معادلا لالترانزستورات الضوئية الإلكترونية، التي تحول التيارات الكهربائية ردا على التيارات الكهربائية الأخرى"، يقول الدكتور باراك دايان، رئيس مجموعة بصريات الكمية ومعهد وايزمان، بما في ذلك ايتاي Shomroni، سيرج روزنبلوم، يوليا Lovsky، اوريل Bechler وغابرييل Guendleman من قسم الفيزياء الكيميائية في كلية الكيمياء. الفوتونات ليست فقط الوحدات التي تتألف منها تدفق المعلومات، ولكن أيضا تلك التي تتحكم في الجهاز.
وجاء هذا الإنجاز ممكنا بفضل مزيج من حالتين من أحدث التكنولوجيات. الاولى هي تبريد الليزر وحبس الذرات. والآخر هو التلفيق القائم على رقاقة، ذات جودة فائقة من الرنانات البصرية المصغرة الزوجية مباشرة إلى الألياف الضوئية.
مختبر دايان في معهد وايزمان هو واحد من حفنة في جميع أنحاء العالم الذي يتقن كل من هذه التقنيات.
الدافع الرئيسي وراء الجهود الرامية إلى تطوير أجهزة الكمبيوتر الكم هو ظاهرة الكم المتراكبة، ذات جزيئات يمكن أن توجد في كثير من الوضعيات في وقت واحد، ويحتمل أن تكون قادرة على معالجة كميات ضخمة من البيانات في نفس الوقت. بعد التراكب يمكن أن تستمر فقط طالما لا شيء يلاحظ أو يقيس النظام وإلا فإنه ينهار في حالة واحدة. لذلك، الفوتونات هي المرشحة للاتصال بين نظم الكم لأنها لا تتفاعل مع بعضها البعض في كل شيء، والتفاعل ضعيفة جدا مع الجزيئات الأخرى.
دايان: "إن الطريق إلى بناء أجهزة الكمبيوتر الكم لا يزال طويلا جدا، ولكن الجهاز يوضح نظام بسيط وقوي، والتي ينبغي أن تنطبق على أي بنيةفي المستقبل لهذه الحواسيب ذات الوظائف المتعددة لذرة واحدة كعمل الترانزستور - - أو التبديل في اتجاهين - للفوتونات، ولكن في تجاربنا في المستقبل، نأمل في توسيع أنواع الأجهزة التي تعمل فقط على الفوتونات "، على سبيل المثال صنع أنواع جديدة من الذاكرة الكم أو البوابات المنطقية.................

و على ما سبق نحاول ان نكون فريقا فيزيائيا الكترونيا اعلاميا تقنيا لتحصيص دراسات حول كومبيوتر الكمي ...فارجو ان اجد آذانا صاغية كفأة.
و اني اعجب في اي علم نصنف هذا المشروع انه خليط لين علم الكهرومغناطيسية و الالكتورنيك و الفيزياء الكمية ساسميها اصطلاحا الالكتروفوتنيك الكمية
ان كنت كفأ ادخل هذا الرابط
http://www.hazemsakeek.info/vb/showthread.php?42011-%CF%DA%E6%C9-%E1%E1%E3%D4%C7%D1%DF%C9-%CD%E6%E1-%C8%CD%CB-%C7%E1%CD%C7%D3%E6%C8-%C7%E1%DF%E3%E6%E3%ED&p=222077#post 222077