دور حضوری کوانتومی در یک سیستم نقاط کوانتومی یک بعدی گونه و اثر اتلاف

تحقیقات در مورد نقاط کوانتومی از اوایل دهه 60 میلادی که آغاز راه آن بود روندی افزایشی داشته است. به عنوان مثال محققانی در دانشگاه وندربیلت در سال 2005 ویژگی های نقاط کوانتومی cdse را بررسی کردند و به این نتیجه رسیدند که آن ها از خود نور سفید ساطع می کنند و بوسیله ی امواج ماوراء بنفش برانگیخته می شوند.نقاط کوانتومی نانوکریستال هایی هستند که اثرات اندازه ی کوانتومی را از خود بروز می دهند، در این محدوده ی ابعادی، هر چه اندازه ی کریستال کوچکتر شود، فاصله میان سطوح انرژی نیمه رسانا و اندازه ی موثر باند ممنوعه افزایش می یابد. (لازم به ذکر است که نقاط کوانتومی در زمره نیمه رساناها نیز می گنجند). این موضوع به این معنی است که یک ماده با ترکیب شیمیایی و ساختمان کریستالی معین به صرف ابعاد فیزیکی خود می تواند دارای گستره ی وسیعی از خواص اپتوالکترونیکی باشد. همین خاصیت موجب شده که توجه زیادی به این زمینه ی تحقیقاتی شود. همچنین نقاط کوانتومی مانند نیمه رساناهای معمولی از تعداد زیادی مواد مشابه ساخته می شوند، که این مواد در اغلب موارد شامل فلزات و/یا شبه فلزات واسطه می شوند. برخلاف نیمه رساناهای معمولی که اجسامی ماکروسکوپیک هستند، نقاط کوانتومی بی نهایت کوچک و از مرتبه چند نانومتر، تقریبا نزدیک به صفر بعد هستند (اندازه ای بین1 تا 100 نانومتر و تعداد ?10?^3تا ?10?^6 اتم و الکترون از ویژگی های آن هاست). در ضمن از جمله کاربرد آن ها در ساخت کامپیوترهای کوانتومی می باشد. دور حضوری کوانتومی یکی از مهمترین موضوعات مطرح در علم اطلاعات کوانتومی است چون به آن فقط به عنوان یک عمل انتقال اطلاعات کوانتومی نگاه نمی شود بلکه در حقیقت سازنده ی بنایی برای روند اطلاعات کوانتومی جهانی است. در حقیقت نقطه ی شروع و اساس دور حضوری کوانتومی از سال ها پیش توسط انیشتین، پودولسکی و روزن شروع شده است. بر اساس تحقیقات اخیر، خوشه های کوچک اتمی که به عنوان نقاط کوانتومی شناخته می شوند می‍ توانند برای دور حضوری کوانتومی یک واسطه ی عالی باشند. پدیده ی فیزیکی که در آن اطلاعات (به شکل یک حالت کوانتومی، یک ویژگی خیلی خاص ریاضی گونه از یک اتم ) به صورت آنی به جای دیگری انتقال می یابد، بدون اینکه سیر فیزیکی در فضا داشته باشد. دور حضوری یکی از حقیقت های علم اطلاعات کوانتومی است، زمینه ی در حال توسعه ای که می تواند تأثیر مهمی بر محاسبات و ارتباطات داشته باشد. در این موضوع خاص تحقیق بر روی نقاط کوانتومی نیمه رسانا که از تقریبا 1000 اتم از عناصر نیمه رسانا تشکیل شده اند و قطری در حدود 1 نانومتر دارند متمرکز است. به آن ها اتم های مصنوعی نیز می گویند چون رفتارشان کاملاً شبیه به یک تک اتم است، مثلاً الکترون های یک نقطه ی کوانتومی نیمه رسانا مشابه الکترون های یک تک اتم، مقید می شود. بنابراین یک نقطه ی کوانتومی علی رغم اینکه از صدها و یا هزاران اتم تشکیل شده، می تواند با یک تک حالت کوانتومی تعریف شود. دور حضوری کوانتومی تکنیکی برای انتقال حالت های کوانتومی از یک مکان به مکان دیگر است. از طرفی توصیفی بر اساس بیت های کوانتومی نیز امکان پذیر است، بدین صورت که ارسال کننده ی اول یک بیت کوانتومی چشمه دارد که می خواهد به گیرنده ی اول بفرستد و یک جفت در هم تنیده را به اشتراک می گذارد (جفت انیشتین-پودولسکی-روزن(epr)). ارسال کننده یک اندازه گیری روی بیت کوانتومی چشمه و نیمی از جفت epr ، با تصویر کردن بیت کوانتومی هدف (نزد گیرنده) به حالتی که همان حالت اولیه ی بیت کوانتومی چشمه می‍ باشد، انجام می دهد. سپس گیرنده، بیت کوانتومی هدف را به حالت اولیه ی بیت کوانتومی چشمه ( بر اساس دو بیت اطلاعات کلاسیکی ارسال کننده) با چرخش تبدیل می کند. دور حضوری کوانتومی با استفاده از جفت فوتون های در هم تنیده و اتم ها به طور تجربی استفاده شده است. اتلاف یک فرایند نابود کننده ی همدوسی می باشد که جمعیت حالت های کوانتومی سیستم را در نتیجه برهمکنش با محیط، تغییر می دهد. در اینجا دور حضوری کوانتومی در یک سیستم نقاط کوانتومی یک بعدی گونه با حضور اتلاف مورد بررسی قرار می گیرد و مدلی برای پروتکل دور حضوری کوانتومی با اتلاف مشخص می گردد.