ကွမ်တမ် ချိတ်ဆက်မှု (Quantum entanglement) သည် ကျွန်ုပ်တို့၏ နေ့စဉ် ရူပဗေဒ ကမ္ဘာနှင့် ကွမ်တမ် ကမ္ဘာတို့အကြား အဆန်းကြယ်ဆုံး ကွဲပြားခြားနားချက်တခုကို ဖော်ပြနေသည်။ ချိတ်ဆက်ထားသော ကွမ်တမ် စနစ်တခုတွင် ဖိုတွန် (အလင်းအမှုန်) ကဲ့သို့သော အမှုန်များသည် တခုနှင့်တခု အလွန်နက်ရှိုင်း စွာ ဆက်နွှယ်နေသဖြင့် ယင်းတို့၏ ဂုဏ်သတ္တိများကို သီးခြားစီ ခွဲခြားဖော်ပြ၍ မရနိုင်ပေ။ ထို့အစား ထိုစနစ်တခုလုံးကို အစုအဝေးတခုအဖြစ်သာ သတ်မှတ် စဉ်းစားရမည်ဖြစ်သည်။
ယင်းသဘောတရားသည် အမှုန်တခုစီတွင် သီးခြား ရူပဗေဒဆိုင်ရာ ဖြစ်တည်မှု ရှိရမည်ဆိုသည့် ရိုးရာ ရူပဗေဒ၏ မျှော်လင့်ချက်နှင့် ဆန့်ကျင်နေပြီး၊ အဲလ်ဘတ် အိုင်းစတိုင်းကိုပင် စိတ်ရှုပ်ထွေးစေခဲ့သည့် ကွမ်တမ် မက္ကန်းနစ်၏ ထူးခြားချက်တခု ဖြစ်သည်။ သို့သော်လည်း လက်ရှိတွင် ကွမ်တမ် ချိတ်ဆက်မှု သည် အဆင့်မြင့် ဆက်သွယ်ရေး၊ ကွန်ပျူတာ နည်းပညာနှင့် သတင်းအချက်အလက် ပေးပို့ခြင်း အပါအဝင် ထွက်ပေါ်လာနေသော ကွမ်တမ် နည်းပညာများအတွက် မရှိမဖြစ် လိုအပ်သည့် အဓိက အစိတ်အပိုင်းတခုအဖြစ် သတ်မှတ်ထားကြသည်။
ကွမ်တမ် ချိတ်ဆက်မှုကို တိုင်းတာရန် စိန်ခေါ်မှုများ
ယင်းနည်းပညာများကို တည်ဆောက်ရန်အတွက် သိပ္ပံပညာရှင်များသည် ဖိုတွန်အများအပြား ပါဝင်သော ကွမ်တမ် ချိတ်ဆက်မှု အခြေအနေများကို ဖန်တီးရန် လိုအပ်ရုံတင်မကဘဲ၊ မိမိတို့ ဖန်တီး လိုက်သည့် ကွမ်တမ် ချိတ်ဆက်မှု အမျိုးအစားကိုပါ ထိရောက်စွာ ခွဲခြားသတ်မှတ်နိုင်ရန် လိုအပ်သည်။
ပုံမှန် အသုံးပြုလေ့ရှိသော နည်းလမ်းတခုမှာ တိုင်းတာမှုများစွာ ပြုလုပ်ခြင်းဖြင့် ကွမ်တမ် အခြေအနေကို ပြန်လည်တည်ဆောက် ခန့်မှန်းပေးသည့် “ကွမ်တမ် တိုမိုဂရာဖီ” နည်းပညာ ဖြစ်သည်။ သို့သော် ယင်း၏ အခက်အခဲမှာ ဖိုတွန် အရေအတွက် တိုးလာသည်နှင့်အမျှ လိုအပ်သော ဒေတာပမာဏမှာ နိမိတ်ကိန်းအလိုက် (exponentially) မြင့်တက်သွားခြင်း ဖြစ်သည်။ ထို့ကြောင့် ဖိုတွန် အရေအတွက် အနည်းငယ်မျှ တိုးလာရုံဖြင့် တိုင်းတာမှု ပမာဏကို မတန်တဆ ပိုမိုပြုလုပ်ရလေ့ရှိသည်။
ကွမ်တမ် ချိတ်ဆက်မှုကို တိုင်းတာခြင်းသည် ထိုထက် ပိုမိုထိရောက်သော အစားထိုး နည်းလမ်းတခု ဖြစ်သည်။ ဒေတာ အမြောက်အမြား စုဆောင်းပြီးမှ အခြေအနေကို ပြန်လည်တည်ဆောက်သည့် နည်းလမ်းအစား ယင်းတိုင်းတာမှုမျိုးသည် တကြိမ်တည်း တိုင်းတာရုံဖြင့် ကွမ်တမ် ချိတ်ဆက်မှု အခြေ အနေကို ခွဲခြားသတ်မှတ်ပေးနိုင်သည်။
သိပ္ပံပညာရှင်များသည် ဖိုတွန်အများအပြား ပါဝင်သော ကွမ်တမ် ချိတ်ဆက်မှု အမျိုးအစားများအနက် ထင်ရှားသော Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) အခြေအနေအတွက် ထိုသို့သော တိုင်းတာမှုကို ပြုလုပ်နိုင်ခဲ့ပြီး ဖြစ်သည်။ သို့သော် အခြား အရေးပါသည့် ကွမ်တမ် ချိတ်ဆက်မှု အမျိုးအစားတခုဖြစ်သော “W state” (W အခြေအနေ) အတွက်မူ နှိုင်းယှဉ်နိုင်သော နည်းလမ်းတခုကို မည်သူမျှ အဆိုပြုနိုင်ခြင်း သို့မဟုတ် လက်တွေ့ စမ်းသပ်ပြသနိုင်ခြင်း မရှိသေးပေ။
ကျိုတိုတက္ကသိုလ်နှင့် ဟီရိုရှီးမားတက္ကသိုလ်တို့မှ သုတေသီများသည် ယင်းလိုအပ်ချက်ကို ဖြေရှင်းရန် စတင်ဆောင်ရွက်ခဲ့ကြသည်။ သူတို့၏ ကြိုးပမ်းမှုကြောင့် W အခြေအနေကို ခွဲခြားသိရှိနိုင်သည့် ကွမ်တမ် ချိတ်ဆက်မှု တိုင်းတာနည်းသစ်တခု ထွက်ပေါ်လာခဲ့သည်။
“GHZ အခြေအနေများအတွက် ကွမ်တမ် ချိတ်ဆက်မှု တိုင်းတာခြင်းကို စတင် အဆိုပြုခဲ့ပြီး နှစ် ၂၅ နှစ်ကျော်အကြာမှာတော့ ကျွန်တော်တို့ဟာ ဖိုတွန် သုံးခုပါ W အခြေအနေအတွက် လက်တွေ့ကျကျ စမ်းသပ်ပြသနိုင်ခဲ့ပြီး W အခြေအနေဆိုင်ရာ တိုင်းတာမှုကိုပါ ရရှိခဲ့ပြီဖြစ်ပါတယ်” ဟု အဓိက စာရေးသူ ရှီဂဲကီ တာကဲအုချိ က ပြောကြားသည်။
W အခြေအနေကို ခွဲခြားရန် စမေတ္ထရီ (Symmetry) ကို အသုံးပြုခြင်း
သုတေသီများသည် သူတို့၏ နည်းလမ်းကို W အခြေအနေ၏ “cyclic shift symmetry” (အလှည့်ကျ ပြောင်းလဲမှုဆိုင်ရာ စမေတ္ထရီ) ဟုခေါ်သော သင်္ချာဆိုင်ရာ ဂုဏ်သတ္တိအပေါ် အခြေခံ၍ တည်ဆောက်ခဲ့ကြသည်။ အရိုးရှင်းဆုံး ပြောရလျှင် ဖိုတွန်များ၏ စီစဉ်ထားရှိမှုကို အခြေခံ ပုံစံ မပျက်စေဘဲ အလှည့်ကျ သံသရာအတိုင်း ပြောင်းလဲပေးနိုင်သည်။
ယင်း စမေတ္ထရီ ဂုဏ်သတ္တိကို အသုံးပြု၍ သုတေသနအဖွဲ့သည် ဖိုတွန် ကွမ်တမ် ပတ်လမ်း အပေါ် အခြေခံသော ကွမ်တမ် ချိတ်ဆက်မှု တိုင်းတာမှုကို သီအိုရီအရ စာတွေ့ ဖော်ထုတ်ခဲ့သည်။ ယင်းပတ်လမ်းသည် အခြားနည်းဖြင့် လေ့လာရန် ခက်ခဲသော ပုံစံများကို ဖော်ထုတ်ပေးနိုင်ရန် ကွမ်တမ် သတင်းအချက်အလက်များကို ပြန်လည်ဆန်းစစ်ပေးသည့် သင်္ချာနည်းလမ်းတခု ဖြစ်သော “ကွမ်တမ် ဖူရီယား အသွင်ပြောင်းလဲမှု” (quantum Fourier transformation) ကို လုပ်ဆောင်ပေးသည်။ သူတို့ အဆိုပြုထားသော နည်းလမ်းကို သီအိုရီအရ မည်သည့် ဖိုတွန် အရေအတွက်မဆို ပါဝင်သည့် W အခြေအနေများတွင် အသုံးပြုနိုင်သည်။
ထို့နောက် သုတေသီများသည် ယင်းအယူအဆကို ဖိုတွန် သုံးခုဖြင့် စမ်းသပ်ရန် စက်ကိရိယာတခုကို တည်ဆောက်ခဲ့ကြသည်။ သူတို့သည် ပုံမှန် ထိန်းချုပ်မှုများ မလိုဘဲ အချိန်ကြာမြင့်စွာ ဆက်လက် လည်ပတ်နိုင်သည့် မတည်ငြိမ်မှု နည်းပါးသော အလင်းဆိုင်ရာ ကွမ်တမ် ပတ်လမ်းများ (high-stability optical quantum circuits) ကို အသုံးပြုခဲ့ကြသည်။
ဂရုတစိုက် ရွေးချယ်ထားသော ပိုလာရိုက်ဇေးရှင်း အခြေအနေများ ရှိသည့် သီးခြား ဖိုတွန် သုံးခုကို စက်ကိရိယာအတွင်းသို့ ပေးပို့ခြင်းဖြင့် ယင်းစနစ်သည် မတူညီသော ဖိုတွန် သုံးခုပါ W အခြေအနေ များကို ခွဲခြားပေးနိုင်ကြောင်း သုတေသီများက သက်သေပြခဲ့သည်။ ယင်းအခြေအနေ တခုစီသည် ဝင်ရောက်လာသော ဖိုတွန် သုံးခုအကြား မျှဝေထားသည့် သီးခြား ကွမ်တမ် ဆက်နွှယ်မှုတခုကို ကိုယ်စားပြုသည်။
ထို့ပြင် သုတေသနအဖွဲ့သည် ကွမ်တမ် ချိတ်ဆက်မှု တိုင်းတာမှု၏ တိကျမှန်ကန်မှု (fidelity) ကိုလည်း တိုင်းတာခဲ့သည်။ Fidelity သည် ကွမ်တမ် စနစ်တခုက ရည်ရွယ်ထားသော တာဝန်ကို မည်မျှ ယုံကြည် စိတ်ချစွာ လုပ်ဆောင်နိုင်သည်ကို ပြသသည်။ ယခုဖြစ်စဉ်တွင် ယင်းသည် W-state အစစ်အမှန်ကို ထည့်သွင်းပေးလိုက်သည့်အခါ စက်ကိရိယာက မှန်ကန်သော ရလဒ် ထုတ်ပေးနိုင်ခြေ ရာခိုင်နှုန်းနှင့် ညီမျှသည်။
ကွမ်တမ် တယ်လီပို့တေးရှင်းအတွက် ကိရိယာသစ်တခု
ယခု အောင်မြင်မှုသည် ကွမ်တမ် နည်းပညာ၏ ကဏ္ဍအသီးသီးအတွက် သက်ရောက်မှုများ ရှိလာနိုင်သည်။
ယင်းတို့အနက် တခုမှာ သတင်းအချက်အလက်များကို နေရာတခုမှ တခုသို့ ရွှေ့ပြောင်းပေးသည့် “ကွမ်တမ် တယ်လီပို့တေးရှင်း” လုပ်ငန်းစဉ် ဖြစ်သည်။ နာမည်အရ တယ်လီပို့တေးရှင်း ဟု ခေါ်ဆိုသော် လည်း ရုပ်ဝတ္ထုပစ္စည်းများကို လက်တွေ့ ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာအရ သယ်ဆောင်ပေးခြင်း မဟုတ်ပေ။ ထို့အစား သတင်းအချက်အလက်များ ပါဝင်သော ကွမ်တမ် အခြေအနေကို ကွမ်တမ် ချိတ်ဆက်မှု အသုံးပြု၍ လွှဲပြောင်းပေးခြင်း ဖြစ်သည်။
တိုင်းတာမှု နည်းလမ်းသစ်သည် ကွမ်တမ် ဆက်သွယ်ရေး လုပ်ထုံးလုပ်နည်းသစ်များ၊ ဖိုတွန်အများအပြားပါ ကွမ်တမ် ချိတ်ဆက်မှု အခြေအနေများကို လွှဲပြောင်းသည့် နည်းလမ်းများနှင့် တိုင်းတာမှုအပေါ် အခြေခံသော ကွမ်တမ် ကွန်ပျူတာ စနစ်ပုံစံသစ်များတွင်လည်း အထောက်အကူ ပြုနိုင်သည်။
“ကွမ်တမ် နည်းပညာဆိုင်ရာ သုတေသနနဲ့ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုတွေကို အရှိန်မြှင့်တင်ဖို့အတွက် ဆန်းသစ်တဲ့ အယူအဆတွေ ထွက်ပေါ်လာအောင် အခြေခံ သဘောတရားတွေကို ပိုမိုနက်ရှိုင်းစွာ နားလည်ဖို့ လိုအပ်ပါတယ်” ဟု တာကဲအုချိ က ပြောကြားခဲ့သည်။
ပိုမိုကြီးမားသော ကွမ်တမ် စနစ်များသို့ နည်းပညာ တိုးချဲ့ခြင်း
သုတေသီများသည် ယခုအခါ သူတို့၏ နည်းလမ်းကို ဖိုတွန် သုံးခု စမ်းသပ်မှုထက် ပိုမိုတိုးချဲ့ ဆောင်ရွက်ရန် စီစဉ်နေကြသည်။
သူတို့၏ ရေရှည် ရည်မှန်းချက်မှာ ယခုနည်းလမ်းကို ပိုမိုကြီးမားပြီး ပိုမိုယေဘုယျကျသော ဖိုတွန်အများ အပြားပါ ကွမ်တမ် ချိတ်ဆက်မှု အခြေအနေများတွင် အသုံးပြုနိုင်ရန် ဖြစ်သည်။ ထို့အပြင် သုတေသန အဖွဲ့သည် ကွမ်တမ် ချိတ်ဆက်မှု တိုင်းတာခြင်းများကို လုပ်ဆောင်နိုင်သည့် အသေးစား ဖိုတွန် ကွမ်တမ် ပတ်လမ်းများ (on-chip photonic quantum circuits) ကို တည်ဆောက်ရန် ရည်ရွယ်ထားပြီး ယင်းက နည်းပညာကို ပိုမို သိပ်သည်းစေကာ အနာဂတ် ကွမ်တမ် စနစ်များတွင် ပေါင်းစပ် ထည့်သွင်းရ လွယ်ကူစေမည် ဖြစ်သည်။
Graphic ။ ။ W အခြေအနေ၏ ကွမ်တမ် ချိတ်ဆက်မှု တိုင်းတာခြင်းကို အောင်မြင်စွာ လုပ်ဆောင်နိုင်ခဲ့မှု။ (ကျိုတိုတက္ကသိုလ် / တာကဲအုချိ ဓာတ်ခွဲခန်း)