ฉนวนเชิงทอพอโลยีเป็นเฟสของสสารที่เพิ่งค้นพบซึ่งเป็นฉนวนไฟฟ้าเป็นกลุ่ม แต่สามารถนำไฟฟ้าบนพื้นผิวของพวกมันได้ผ่านสถานะทางอิเล็กทรอนิกส์บนพื้นผิวที่ “ป้องกันด้วยทอพอโลยี” แบบพิเศษ สถานะเหล่านี้มีคุณสมบัติที่โดดเด่น ซึ่งรวมถึงความทนทานต่อข้อบกพร่องและเสียงรบกวนในสภาพแวดล้อมโดยรอบ ทีมนักวิจัยในออสเตรเลีย อิตาลี และสวิตเซอร์แลนด์ได้แสดงให้เห็นว่าสถานะทอพอโลยีที่ทำจากโฟตอนเดี่ยวสามารถใช้เป็นควอนตัมบิต (qubits)
เพื่อประมวลผลข้อมูลควอนตัม
ด้วยวิธีที่เชื่อถือได้ งานนี้สามารถช่วยในการพัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นในขณะที่คอมพิวเตอร์คลาสสิกจัดเก็บและประมวลผลข้อมูลเป็น “บิต” ที่สามารถมีสถานะอย่างใดอย่างหนึ่งจากสองสถานะ – “0” หรือ “1” – คอมพิวเตอร์ควอนตัมใช้ประโยชน์จากความสามารถของอนุภาคควอนตัมในการ “ซ้อน” ของสองสถานะหรือมากกว่าในเวลาเดียวกัน เวลา. N qubits ดังกล่าวสามารถรวมกันหรือ “พัวพัน” เพื่อแสดงค่า 2 N ในครั้งเดียว ซึ่งอาจอนุญาตให้มีการประมวลผลข้อมูลแบบขนานในขนาดมหึมา โดยหลักการแล้ว อุปกรณ์ดังกล่าวสามารถทำงานได้ดีกว่าคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิกในการแก้ปัญหาเชิงคำนวณขั้นสูงบางอย่าง เช่น การแยกตัวประกอบจำนวนมากหรือการจำลองการโต้ตอบระหว่างอนุภาคพื้นฐานจำนวนมาก
มีปัญหาแม้ว่า: qubits มีความเปราะบางมาก และเสียงรอบ ๆ ใด ๆ สามารถลดลักษณะควอนตัมของ qubits ได้อย่างง่ายดาย กระบวนการนี้เรียกว่า decoherence และหากไม่ตรวจสอบ จะป้องกันไม่ให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมทำงาน
คำสัญญาที่ยอดเยี่ยมสำหรับแอปพลิเคชันการคำนวณควอนตัมนักวิจัยค้นพบเฟสทอพอโลยีของสสารในการทดลองเมื่อสิบปีก่อน (ในบิสมัท-พลวงของโลหะผสมไบนารี) การนำพื้นผิวที่แข็งแรงที่พบในวัสดุเหล่านี้มาจากโทโพโลยี อันที่จริง ความแตกต่างของพลังงานระหว่างสถานะพื้นผิวและสถานะเป็นกลุ่มนั้นใหญ่มากจนอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ไปตามพื้นผิวไม่สามารถกระจายเป็นกลุ่มได้ ฉนวนทอพอโลยีจึงแสดงสัญญาที่ดีสำหรับการใช้งานคอมพิวเตอร์ควอนตัมซึ่งการกระเจิงจากข้อบกพร่องจะทำลายข้อมูลควอนตัมที่ดำเนินการโดยอิเล็กตรอน
ในการศึกษาของพวกเขา นักวิจัยที่นำ
โดยAlbert Peruzzoจากมหาวิทยาลัย RMITในออสเตรเลียได้ศึกษาสถานะที่ได้รับการคุ้มครองทางทอพอโลยีซึ่งทำจากโฟตอนเดี่ยวแทนที่จะเป็นอิเล็กตรอน พวกเขาเริ่มต้นด้วยการแปลสถานะเหล่านี้ที่ขอบด้านตรงข้ามของอาร์เรย์ท่อนำคลื่น ซึ่งพวกเขาสร้างโดยใช้เทคนิคการเขียนด้วยเลเซอร์เฟมโตวินาทีในแก้วบอโรซิลิเกต เทคนิคนี้ช่วยให้ควบคุมค่าสัมประสิทธิ์คัปปลิ้งท่อนำคลื่นในอุปกรณ์ได้อย่างแม่นยำ
การจำลองการทดลองของ Hong-Ou- Mandelจากนั้นควอนตัมได้แทรกแซงสถานะโทโพโลยีของโทโพโลยีด้วยกลไกในชิปเวฟไกด์ของพวกเขาโดยการจำลองการทดลองที่เรียกว่า Hong-Ou-Mandel (HOM) ซึ่งปกติจะทำในเครื่องแยกลำแสงแบบ 50:50 การรบกวนควอนตัมดังกล่าวเป็นปรากฏการณ์สำคัญในฟิสิกส์ควอนตัมและเป็นหัวใจสำคัญของคอมพิวเตอร์ควอนตัมแบบออปติคัล Peruzzo กล่าว “ในการทดลองของเรา เราย้ายสถานะโทโพโลยีโฟโตนิกจากขอบด้านตรงข้ามของอาร์เรย์ท่อนำคลื่นของเราไปยังศูนย์กลาง ซึ่งอาจเข้าไปรบกวนได้ จากนั้นเราก็ย้ายพวกมันกลับไปที่ขอบเพื่อให้เราสามารถรวบรวมและวัดได้
“อันที่จริง อุปกรณ์ของเราเป็น ‘ตัวแยกลำแสงทอพอโลยี’ ตัวแรก ซึ่งเป็นส่วนประกอบใหม่อย่างสมบูรณ์ในประเภทนี้”แสงทอพอโลยีทำให้เกิดการเชื่อมต่อควอนตัม
ทีมงานซึ่งรวมถึงนักวิทยาศาสตร์
จากPolitecnico di MilanoและETH Zurichกล่าวว่ามีการสังเกตการแทรกแซงของ HOM ด้วยการมองเห็นมากกว่า 93% Jean-Luc Tambasco หัวหน้าทีมวิจัยของ RMIT กล่าวว่า “การแสดงให้เห็นถึงการรบกวนควอนตัมที่มีความเที่ยงตรงสูงเช่นนี้เป็นจุดเริ่มต้นของการส่งข้อมูลที่ถูกต้องโดยใช้โฟตอนเดียวสำหรับการสื่อสารควอนตัม ซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญของเครือข่ายควอนตัมทั่วโลก
“เราคาดหวังว่าการสาธิตของเราจะเปิดทางไปสู่พื้นที่ใหม่ของการประมวลผลควอนตัมและการจำลองเชิงทอพอโลยีในเทคโนโลยีโฟโตนิกส์แบบบูรณาการ” Peruzzo กล่าวกับPhysics World อ่านเพิ่มเติม
ทรายลื่นช่วยชาวอียิปต์สร้างปิรามิดหรือไม่?ทฤษฎีสนามของ DeGiuli นั้นกว้างกว่าทฤษฎีของ Chakraborty และ Henkes ซึ่งใช้ได้กับของแข็งอสัณฐานทั้งหมดมากกว่าแค่ของแข็งที่เป็นเม็ดเล็ก นอกจากนี้ยังคาดการณ์ว่าความเค้นสัมพันธ์กันอย่างไรในวัสดุในสามมิติ (แทนที่จะจำกัดเพียงสองมิติ) เพื่อนำทฤษฎีของเขาไปทดสอบ ตอนนี้เขาวางแผนที่จะใช้ทฤษฎีนี้เพื่อจำลองพฤติกรรมทางกลของแก้วที่อุณหภูมิต่ำ และดูว่าเขาสามารถทำนายผลลัพธ์ที่ดูผิดปกติบางอย่างที่เห็นในข้อมูลการทดลองได้หรือไม่
ไม่ใช่ทุกคนที่เชื่อในการวิจัยล่าสุดอย่างไรก็ตาม Anaël Lemaîtreแห่ง Laboratoire Navier ในปารีส ซึ่งได้แสดงให้เห็นถึงความสัมพันธ์ระหว่างความเครียดระยะยาวในของแข็งอสัณฐาน ให้เหตุผลว่าการวิเคราะห์ของ DeGiuli นั้นไม่เข้มงวดเพราะยังคงอิงตามแบบจำลองของ Edwards “แซม เอ็ดเวิร์ดส์ระมัดระวังอย่างมากเมื่อเขาแนะนำทฤษฎีของเขาว่ามันเป็นเพียงแค่ ‘การเปรียบเทียบ’ กับกลศาสตร์ทางสถิติเท่านั้น” เขากล่าว “มันอาจจะให้ข้อมูลเชิงลึก แต่ไม่สามารถสนับสนุนการพิสูจน์ทั่วไปเกี่ยวกับคุณสมบัติของของแข็งอสัณฐาน”
ใยแมงมุมสามารถทนต่อแรงกระแทกขนาดใหญ่ในขณะที่ยังคงไวพอที่จะตรวจจับและดักจับแมลงบินขนาดเล็กได้อย่างไร นักวิจัยในจีน สหรัฐอเมริกา และออสเตรเลียกล่าวว่าตอนนี้พวกเขาอาจไขปริศนานี้ได้แล้ว การค้นพบใหม่นี้ไม่เพียงแต่ช่วยให้เราเข้าใจมากขึ้นว่าทำไมใยแมงมุมถึงแข็งแกร่งมาก แต่ยังช่วยในการพัฒนาโครงสร้างทนแรงกระแทกรูปแบบใหม่สำหรับการใช้งานด้านวิศวกรรมอีกด้วย
Credit : เกมส์ออนไลน์แนะนำ >>>ป๊อกเด้งออนไลน์ ขั้นต่ำ 5 บาท
