معالج ضوئي على الزجاج بدقة قياسية ✛ ✦

الأصل: "A low-loss, 24-mode laser-written universal photonic processor in a glass-based platform"
arXiv:2505.01609v2 · 2025-05-02 · CC BY 4.0 · 1 دقيقة
رقاقة زجاجية جديدة تخلط الضوء بدقة قياسية تبلغ 99.7%.

رقاقة زجاجية بحجم ظفر الإصبع تخلط 24 شعاعاً ضوئياً بدقة 99.7% — مثل لوحة تحكم منسق الموسيقى، ولكن بدلاً من الصوت، إشارات ضوئية. لا تتجاوز الخسائر 5%، وتستهلك 10 وات فقط.

يخلق النقش بالليزر متاهة شفافة داخل الزجاج. تقوم مسخنات مجهرية، مثل مقابض جهاز المزج، بتوجيه كل شعاع بدقة، مانعة تداخل الإشارات. يتيح ذلك تنفيذ خوارزميات كمية — تعليمات لحواسيب المستقبل، ومعالجة معلومات كمية حيث تخزن البيانات في خصائص الفوتونات. يمكن أن تكون الفوتونات متشابكة — رابطاً خفياً يتحطم بأي تدخل (فك الترابط)، لذلك فالضبط الدقيق وقياسات كمية دقيقة ضرورية.

تم تأكيد الرقم القياسي بتوليد 2000 نمط ضوئي عشوائي وقياس الإنتروبيا — مقياس تنوعها: كان المزج شبه مثالي. يمهد مثل هذا المعالج الكمي المعتمد على البصريات الكمية الطريق لآلات تحاكي الكيمياء وتنشئ اتصالات آمنة. وفي المستقبل، التوصيل مع كاشفات الفوتونات المفردة فائقة التوصيل. في الأصول — فاينمان ودويتش؛ كان فون نيومان يحلم بآلة عالمية — وهذا تجسيدها الضوئي.

للعزل الحراري، تم قطع أخاديد أدق من الشعرة، ولا ينحرف استقرار المسخنات حتى بنسبة 0.005% خلال 12 ساعة.

فكرة الحوسبة الضوئية استبقت في رواية «انهيار الثلج» لنيل ستيفنسون، حيث وصف ألواحاً ثلاثية الأبعاد ضوئية تعالج البيانات.

F = \frac{1}{N} |\text{Tr}(U^{\dagger} V)|
حيث U هي المصفوفة الوحدوية المستهدفة، وV هي المقيسة، وN هو البعد. كلما اقتربت F من 1، كان الجهاز أكثر دقة في إعادة إنتاج التحويل الكمومي المطلوب.
\Delta\phi = \frac{2\pi}{\lambda} \frac{dn}{dT} \Delta T L
تغير درجة الحرارة ΔT لجزء طوله L يغير معامل انكسار الزجاج (dn/dT — المعامل الحراري البصري)، مسببًا إزاحة في طور الضوء ذي الطول الموجي λ. وهذا ما يسمح للمسخنات الميكرونية بالتحكم في تداخل الفوتونات.
العلماء
Daniel GottesmanDavid DiVincenzoGilles BrassardIgnacio CiracJohn PreskillPeter Zoller
المفاهيم
تكامل الفوتونيات الكمومية دارة ضوئية متكاملة ليزر فوق بنفسجي توليد فوتون مفرد مُبشّر كفاءة الفوتون رقاقة بصرية حاسوب ضوئي جهاز نانوفوتوني أنبوب مضاعف ضوئي نبضة ليزرية وحدة معالجة الرسوميات مضاعف ضوئي سيليكوني تحويل فورييه الكمومي إلكترونيات فائقة السرعة