8 جولای 2024 -توسط هوانگ روئی، دانشگاه علم و صنعت چین-تنظیم تجربی برهم نهی تکامل کوانتومی و تکامل معکوس آن. اعتبار: تیم پروفسور لی چوان فنگ
یک تیم تحقیقاتی برهم نهی منسجمی از تکامل کوانتومی با دو جهت مخالف را در یک سیستم فوتونیک ساخته و مزیت آن را در توصیف نامعین بودن ورودی-خروجی تایید کرده است. این مطالعه در Physical Review Letters منتشر شد.
این تصور که زمان به طور اجتناب ناپذیری از گذشته به آینده جریان دارد، عمیقاً در ذهن مردم ریشه دارد. با این حال، قوانین فیزیک که بر حرکت اجسام در دنیای میکروسکوپی حاکم هستند، عمدا جهت زمان را متمایز نمی کنند.
به معنای دقیق تر، معادلات اساسی حرکت هر دو مکانیک کلاسیک و کوانتومی برگشت پذیر هستند و تغییر جهت سیستم مختصات زمانی یک فرآیند دینامیکی (احتمالا همراه با جهت برخی پارامترهای دیگر) هنوز یک فرآیند تکاملی معتبر را تشکیل می دهد.
این به عنوان تقارن معکوس زمانی شناخته می شود. در علم اطلاعات کوانتومی، وارونگی زمان به دلیل کاربردهای آن در حالت‌های کوانتومی چند زمانه، شبیه‌سازی منحنی‌های زمان‌مانند بسته، و وارونگی تکامل‌های کوانتومی ناشناخته، توجه زیادی را به خود جلب کرده است. با این حال، معکوس کردن زمان به طور تجربی دشوار است.
برای مقابله با این مشکل، تیم به رهبری آکادمیک Guo Guangcan، پروفسور لی چوان فنگ و پروفسور لیو بیهنگ از دانشگاه علم و فناوری چین (USTC) آکادمی علوم چین (CAS) با پروفسور جولیو همکاری کردند. Chiribella از دانشگاه هنگ کنگ، با گسترش معکوس زمان به وارونگی ورودی-خروجی یک دستگاه کوانتومی، کلاسی از فرآیندهای تکامل کوانتومی را در یک مجموعه فوتونیک ساخت.
هنگام مبادله پورت‌های ورودی و خروجی یک دستگاه کوانتومی، تکامل حاصل، ویژگی‌های برگشت زمانی تکامل اولیه را برآورده کرد، بنابراین یک شبیه‌ساز معکوس زمانی برای تکامل کوانتومی به دست آمد.
بر این اساس، تیم جهت زمان تکامل را بیشتر کوانتی کرد و به برهم نهی منسجم تکامل کوانتومی و تکامل معکوس آن دست یافت. آنها همچنین ساختارها را با استفاده از تکنیک های شاهد کوانتومی مشخص کردند.
در مقایسه با سناریوی یک جهت زمان تکامل معین، کمی سازی جهت زمان مزایای قابل توجهی در شناسایی کانال کوانتومی نشان داد.
در این مطالعه، محققان از این دستگاه برای تمایز بین دو مجموعه کانال کوانتومی با احتمال موفقیت 99.6٪ استفاده کردند، در حالی که حداکثر احتمال موفقیت یک استراتژی جهت زمان مشخص تنها 89٪ با مصرف منابع مشابه بود.
این مطالعه پتانسیل نامشخص بودن ورودی-خروجی را به عنوان یک منبع ارزشمند برای پیشرفت در اطلاعات کوانتومی و فناوری‌های کوانتومی فوتونیک نشان می‌دهد.
