تحلیل شبکه کوانتمی

نظریه کوانتمی در توضیح و تبیین بسیاری از پدیده های فیزیکی بسیار موفق بوده است. با توجه به توانایی بسیار بالای این نظریه، در چند دهه اخیر فیزیکدانان توجه خاصی به بسط این نظریه در سایر علوم داشته اند. از آن جمله می توان به کوانتیزاسیون اطلاعات همچنین ارسال و پردازش آن ها اشاره نمود. در مقایسه با فضای کلاسیک، بستر مورد نیاز برای این کار از شرایط و خواص منحصر بفردی بر خوردار است. با این توضیح، کاواک الکترودینامیک کوانتمی فضای بسیار مناسبی برای ایجاد جفت شدگی قوی و قابل کنترل نور با اتم می باشد. بنیان کاواک الکترودینامیک کوانتمی بر جفت شدگی قوی بین حالت داخلی اتم و مد یا مدهای میدان الکترومغناطیسی استوار می باشد. در یک کاواک، اتم و فوتون اندرکنش بسیار قوی تری نسبت به فضای آزاد انجام می دهند و می توان از این شدت در سیستم منطقی کوانتمی سود برد. برای مثال در یک کاواک با ضریب کیفی بالا می توان تنها با یک فوتون در مد کاواک، اثر غیرخطی نور را مشاهده کرد و این موضوع در بیان قابلیت کنترل بر روی ورودی فاز بین کیوبیت های کد شده در یک بسته موج فوتونی قطبیده، بکار می رود. نگاشت کنترل شده بین یک حالت کوانتمی و اتم گیر افتاده در داخل کاواک، تنها در شرایط جفت شدگی قوی می تواند تحقق یابد. جفت شدگی هدفمند اتم- فوتون ما را قادر به ارائه خواص فیزیکی متناوبی از اندر کنش کیوبیت ها در منطق کوانتمی می کند. می توان به ارتباط کوانتمی، که در آن اتم گیر افتاده به عنوان محل ذخیره سازی اطلاعات کوانتمی و فوتون به عنوان حامل اطلاعات کوانتمی بکار می رود، اشاره نمود. در تمامی این موارد عنصر اصلی، کاواک در حالت تشدید است، که سبب بالا بردن همدوسی اندر کنش اتم با مد میدان عمل کننده بر روی آن می گردد و با این روش می توان از کاهش شدت جفت شدگی و بوجود آمدن گسیل خود بخود(اختلال ) جلوگیری نمود. انتقال حالت های بوجود آمده، که آنها را کیوبیت می نامیم، ما بین دو کاواک را ارسال اطلاعات کوانتمی می نامیم . ارسال اطلاعات را می توان به دو روش کلاسیک و کاملا کوانتمی در نظر گرفت که البته در صورت به تحقق پیوستن ارسال کاملا کوانتمی سرعت و امنیت ارسال اطلاعات بسیار بالا خواهد بود. در یک شبکه کوانتمی، هر کاواک با اتم داخل آن را یک گره کوانتمی می نامند که به وسیله کانال های کوانتمی یا کانال های کلاسیک فوتونی (مانند فیبر نوری) با یکدیگر در ارتباط هستند. راه اندازی یک شبکه جهانی کوانتمی و با یک ایده آل نگری، راه اندازی اینترنت کوانتمی، در حال حاضر اوج تحقیقات پیشگامان علوم اطلاعات کوانتمی را به خود معطوف کرده است. بوجود آوردن حالتهای در هم تنیده و توزیع آن در شبکه کوانتمی برای مسافتهای زیاد، جلوگیری از بوجود آمدن اختلال در ارسال اطلاعات کوانتمی، مخفی سازی و بالا بردن امنیت ارسال اطلاعات کوانتمی و بازیابی اطلاعات از تولیدات علوم اطلاعات کوانتمی می باشند. امروزه تحقیقات نظری به حدی رسیده است که با در نظر گرفتن مدلهای فیزیکی مناسب می توان پیش بینی قطعی از میزان ارسال اطلاعات همراه با کم کردن اختلال احتمالی بوجود آمده در فرایند ارسال اطلاعات بیان کرد.