[صفحه اصلی ]   [ English ]  
بخش‌های اصلی
صفحه اصلی::
درباره مرکز تحقیقات::
معرفی افراد::
فعالیت های علمی پژوهشی::
اخبار و اطلاعات جاری::
فضاهای آموزشی و تحقیقاتی::
تسهیلات پایگاه::
::
جستجو در پایگاه

جستجوی پیشرفته
..
دریافت اطلاعات پایگاه
نشانی پست الکترونیک خود را برای دریافت اطلاعات و اخبار پایگاه، در کادر زیر وارد کنید.
..
نظرسنجی
وب سايت اين مركز را چگونه ارزيابي مي فرماييد؟
كارآمد و پربار
قابل قبول
مي تواند بهتر باشد
متوسط
   
..
اطلاعات تماس
AWT IMAGE
  تهران ، نارمک ، دانشگاه علم و صنعت ایران،، دانشکده برق، مرکز تحقیقات نانوپترونیکس
کد پستی: 13114-16846
 تلفن: 73222667-021
فکس: 73225777-021
پست الکترونیک:
nrc( -At -) iust.ac.ir
..
:: آزمایشگاه کوانترونیکس ::
AWT IMAGE
آزمایشگاه کوانترونیکس

AWT IMAGE

معرفی کوانترونیکس

AWT IMAGE

TOP

کوانترونیکس ترکیبی از واژه های کوانتوم و الکترونیک است بنابراین این واژه در برگیرنده دو زمینه علمی می باشد.
پدیده های کوانتومی نقش بسزایی در پیشرفت تکنولوژی قرن اخیر داشته اند. از آن جمله می توان به پیشرفت های چشم گیر چند سال گذشته در زمینه اطلاعات، مخابرات و محاسبات کوانتومی اشاره کرد. این پیشرفت ها بیشتر بواسطه بهره جستن از قوانین و اصول حاکم بر دنیای کوانتومی، بویژه اصل عدم قطعیت هایزنبرگ، برهمنهشتی حالات کوانتومی، اندازه گیری حالات کوانتومی، عدم شبیه سازی حالات کوانتومی و درهم تنیدگی یاغیرموضعی کوانتومی می باشد. در واقع با بهره جوئی از قوانین و اصول کوانتمی و ظرفیت بالای فضای کوانتومی، کارهایی از قبیل: محاسبات کوانتومی،‌ رمزنگاری کوانتومی، جابجایی حالات کوانتومی، جابجایی حالات کوانتومی درهم تنیده و کدگذاری فشرده کوانتمی را می توان انجام داد که به هیج وجه با استفاده از فیزیک کلاسیک عملی نیست.
درچند سال اخیر شاهد پیشرفت های چشمگیر در زمینه کاربرد عملی اپتیک و فوتونیک در کوانترونیکس هستیم، از آن جمله می توان پیشرفت های تکنولوژیک درتولید منابع تک فوتون و فوتون های درهم تنیده کوانتمی در طیف وسیع فرکانس و آشکار سازهای فرکانس بالا را نام برد.


AWT IMAGE

معرفی افراد

AWT IMAGE

TOP

حسین عرب

مرکز تحقیقات نانوپترونیکس ، دانشکده برق، دانشگاه علم و صنعت ایران، نارمک، تهران 13114-16844
تلفن: 73222667-021 پست الکترونیک: ho_arab@elec.iust.ac.ir


آناهیتا خداداد

(دانشجوی کارشناسی ارشد)

مرکز تحقیقات نانوپترونیکس

زمینه تحقیقاتی: طراحی گیت های کوانتومی 

پست الکترونیک:


AWT IMAGE

پروژه ها و طرح های تحقیقاتی

AWT IMAGE

TOP

 طراحی و مدلسازی تکرارکننده کوانتومی در مخابرات کوانتومی راه دور


در یک سیستم مخابرات کوانتومی، اطلاعات کوانتومی از یک نقطه به نقطه‌ای دیگر ارسال می‌گردند. به دلیل استفاده از زیرساختی به نام درهم‌تنیدگی کوانتومی، سیستم‌های مخابرات کوانتومی بسیار امن و غیرقابل نفوذ هستند. توزیع و کنترل درهم‌تنیدگی در مقیاس جهانی از ملزومات مخابرات کوانتومی راه دور است. هم‌اکنون تنها سیستم کوانتومی مناسب برای مخابرات کوانتومی راه دور فوتون‌ها هستند. یکی از مشکلات طرح‌های مبتنی بر فوتون، تلفات فوتون و پدیده ناهمدوسی در کانال کوانتومی است. این موضوع فاصله قابل عبور برای تک فوتون را به حدود چند ده کیلومتر در فیبرهای سیلیکایی محدود می‌کند. این مشکل را می‌توان با تقسیم فواصل طولانی به فواصل کوتاه‌تر بر طرف کرد، به‌ طوری که بتوان درهم‌تنیدگی را در این فواصل کوتاه‌تر حفظ کرد. سیستمی که این وظیفه را به عهده دارد، تکرارکننده کوانتومی نامیده می‌شود‌‌. با استفاده از مفهوم مبادله درهم‌تنیدگی می‌توان انتقال درهم‌تنیدگی روی فواصل دورتر را میسر کرد. به علاوه برای از بین بردن آثار ناهمدوسی القا شده در کانال کوانتومی، باید از پالایش درهم‌تنیدگی در تکرارکننده کوانتومی بهره برد.

AWT IMAGE

 طراحی، شبیه سازی و پیاده سازی گیت های کوانتمی در محاسبات کوانتمی


مطالعات وسیع بر روی محاسبات کوانتومی از سال 1994 با کشف الگوریتم شور آغاز شد. هنوز هم الگوریتم شور مهمترین الگوریتم کوانتمی می باشد. با استفاده از این الگوریتم فاکتورگیری از اعداد صحیح بزرگ بطرز بسیار مؤثرتری می تواند انجام شود به دلیل اینکه سرعت فاکتورگیری بطور نمایی بهتر از الگوریتم های مشابه کلاسیک است. الگوریتم معروف دیگری نیز وجود دارد که الگوریتم گروور نامیده می شود که سرعت جستجو در یک دیتابیس نامرتب را می تواند افزایش دهد.
یک فرایند محاسبات کوانتمی معمولی شامل سه مرحله است: 1- آماده سازی اولیه حالت کوانتمی 2- مدار کوانتومی که شامل گیت های کوانتمی می اشد و یک سری اعمال را بر روی حالت کوانتمی انجام می دهد. 3- اندازه گیری حالت کوانتمی. عموماً پیاده سازی گیت های کوانتمی در مرحله ی دوم مشکلترین بخش پیاده سازی فیزیکی است. ثابت شده است که هر عملی در این مرحله می تواند با استفاده از گیت های تک کیوبیتی و دوکیوبیتی not کنترل شده (CNOT) ساخته شود. بنابراین یکی از کارهایی که محققان انجام می دهند این است که سعی می کنند با روش های مختلف گیت CNOT را بسازند و fidelity آن را تا حد ممکن افزایش دهند. تا کنون گیت CNOT با استفاده از سیستم های متفاوتی پیاده سازی شده است از جمله: نقطه ی کوانتومی، اپتیک خطی، نوسان مغناطیس هسته، تله ی یونی و ابرهادی ها. یک نکته ی مهم در این پیاده سازی ها scalability است. در حال حاضر روش تله‌ی یونی بهترین قابلیت Scalability را دارد.
علاوه بر مدار استاندارد مدار کوانتومی، روسندروف و بریجل مدل تئوری دیگری برای محاسبات کوانتومی ارائه داده اند که مدل One-Way نامیده می شود. در این مدل، محاسبات از آماده سازی یک مجموعه ی بزرگ درهمتنیده شروع می شود و عملکرد دلخواه از طریق اندازه گیری یک تک کیوبیت و فیدبک محقق می شود. کار اصلی در این روش تولید حالت درهمتنیده اولیه است. جهت پیاده سازی، یک روش امیدوار کننده استفاده از اتم های موجود در شبکه ی نوری می باشد. اولین نتایج، جهت تولید حالت های درهم تنیده برای اولین بار توسط مندل در سال 2003 ثبت شده است. اخیراً طرح جدید توسط سدربرگ ارائه شده است. اولین کامپیوتر بر اساس روش one-way با استفاده از فوتون ها در سال 2005 ساخته شده است. اصلی ترین مشکل این روش scalability است به اینصورت که چگونه می توان، حالت های درهمتنیده بزرگ را بطور مؤثر تولید کرد. درهمتنیدگی مهمترین منبع در محاسبات و مخابرات کوانتمی می باشد.

AWT IMAGE

عکس از http://www.cqc2t.org

 بررسی، تحلیل و تبیین ساختار و ادراک در مغز کوانتومی

ادراک کوانتومی و یا ذهن کوانتومی نظریه ای است که مباحث آن ترکیبی است از علم و فلسفه. در این نظریه ایده ادراک و یا به عبارتی آگاهی از خویشتن در دو زمینه علم و فلسفه به اشتراک گذارده می شود و ادعا می شود که این موضوع به صورت کامل و به تنهایی توسط مکانیک کلاسیک قابل توصیف نیست. در همین راستا مطرح می شود که شاید مکانیک کوانتومی با توجه به مطرح کردن مسائلی هم چون درگیرشدن حالت های کوانتومی و برهمنهشتی بتواند نقش مهمی در کارکرد مغز ایفا کرده و توصیف مناسبی از ادراک ارائه کند.

AWT IMAGE


 بررسی ، تحلیل و تبیین ویژگی های درهمتنیدگی فوتون ها وکاربردهای آن درمخابرات کوانتومی


دو فوتون می توانند در قطبش، اندازه حرکت یا فرکانس، درهمتنیده شوند. در اولین آزمایش های درهمتنیدگی، فقط وابستگی قطبش فوتون ها، اندازه گیری شد. آزمایش های درهم تنیدگی فوتون هایی که بصورت قطبشی در همتنیده شده اند ، مورد استقبال بیشتری قرار گرفته اند، چون کاربرد آنها ساده تر است. دو ذره 1 و 2 را در همتنیده می گویند اگر حالت ترکیبی آنهارا نتوان بر حسب فاکتورهای حالت های کوانتومی از ذرات خاص نوشت. توصیف فیزیکی در همتنیدگی بصورت اندازه گیری مشاهده پذیرکوانتومی بر روی ذره 1 که بطور همزمان، حاصل مشاهده پذیر 2 را نیز مشخص می کند، می باشد و بالعکس آن نیز برقرار است (صرفنظر از فاصله بین ذرات). منبع اصلی تولید زوج فوتون های درهمتنیده، یک پروسه غیر خطی Spontaneous parametric down-conversion (SPDC) در کریستال دو شکستی می باشد. در این پروسه پمپ فوتونی منفرد (پرتوی‌لیزر) به دو فوتون شکافته می شود، ( اغلب این فوتون ها را idler و signal می نامند) که جمع انرژی و اندازه حرکت فوتون های بدست آمده، برابر انرژی و اندازه حرکت فوتون پمپ شده می باشد. واژه parametric بدین مفهوم می باشد که انرژی کل ورودی بطور کلی به فوتون های تولیدشده انتقال پیدا می کند و واژه down-conversion بدین مفهوم است که هر فوتون تولیدشده انرژی کمتری از فوتون فرودی را دارا می باشد . طرح پایه ای برای تولید و مشاهده زوج فوتون های درهمتنیده بصورت شماتیکی در شکل آمده است.

AWT IMAGE


AWT IMAGE

تجهیزات و امکانات

AWT IMAGE

تجهیزات و امکانات آزمایشگاه نانو الکترونیک

TOP

تولید فوتون های درهم تنیده، ارسال این فوتون ها به ایستگاه های گیرنده و فرستنده، بررسی اثرات محیط بر زوج فوتون های درهم تنیده، طراحی و تست گیت های نوری کوانتومی، مبادله درهم تنیدگی، تقطیر درهم تنیدگی، بررسی اثرات فیبر نوری بر زوج فوتون درهم تنیده و پردازش اطلاعات کوانتومی و غیره در این آزمایشگاه قابل انجام می باشد. ( مجموعه تصاویر از تجهیزات و امکانات آزمایشگاه) .

AWT IMAGE

 شمارنده تک فوتونی

AWT IMAGE

 کریستال غیرخطی BBO-610H

AWT IMAGE

 آشکارساز تک فوتونی

AWT IMAGE


AWT IMAGE

مقالات و کنفرانسها

AWT IMAGE

مقالات چاپ و ارائه شده در مجلات و کنفرانس ها حاصل تحقیقات انجام گرفته در آزمایشگاه کوانترونیکس

TOP

1. S. Salemian, S. Mohammadnejad, “ Design and implementation of polarization filter for quantum states discriminator in optical quantum communication ,” Optik 122 (2011) 349–354

Abstrac: In optical quantum communication, quantum state measurement is necessary. This paper proposes a new technique for realization of polarization filter based on planar lightwave circuit (PLC). This filter is used for quantum state discriminator in quantum communication and also as a Bell-state analyzer in quantum repeater. Electro-optics interferometer has been used in design and implementation of polarization filter. We use lithium niobate as a wafer material and Ti:LiNbO3 for waveguide. Two directional couplers have been used in this device. The length and spacing of these directional couplers have been designed so that each polarization is routed in specific output. The proposed device has one input and two outputs. If polarization of the input photon is vertical, then this photon will appear in output 1, otherwise if the input photon has horizontal polarization, it appears in output 2. For vertical polarization input, the power overlaps integral (POI) shows that isolation between two outputs is 14.96 dB. As to horizontal polarization input, the isolation between two outputs is 13.8 dB. The designed polarization filter has length of 33mm and width of 60 _ m. This device is very suitable for use in integrated optics.

2. S. Salemian, S. Mohammadnejad, “ An error-free protocol for quantum entanglement distribution in long-distance quantum communication ,” Chinese Science Bulletin , Vol. 56, No.7, pp. 618-625, Mar 2011

Abstrac: Quantum entanglement distribution is an essential part of quantum communication and computation protocols. Here, linear optic elements are employed for the distribution of quantum entanglement over a long distance. Polarization beam splitters and wave plates are used to realize an error-free protocol for broadcasting quantum entanglement in optical quantum communication. This protocol can determine the maximum distance of quantum communication without decoherence. Error detection and error correction are performed in the proposed scheme. In other words, if there is a bit flip along the quantum channel, the end stations (Alice and Bob) can detect this state change and obtain the correct state (entangled photon) at another port. Existing general error detection protocols are based on the quantum controlled-NOT (CNOT) or similar quantum logic operations, which are very difficult to implement experimentally. Here we present a feasible scheme for the implementation of entanglement distribution based on a linear optics element that does not need a quantum CNOT gate.

3. Sh. Salemian and Sh. Mohammadnejad , " Quantum Entanglement Implementation Using Interferometric Electro-Optic Modulator and Coupled Mode Theory ", Journal of Applied Sciences 8 (5): 743-752, 2008

Abstrac: In this study, an all optical method will be proposed for quantum entanglement implementation . Universal set of quantum gates will be realized by using Coupled mode theory , interferometric electro-optic modulator and Y-junction beam splitter. Normal modes in waveguides are used as quantum bits and coupled mode equation is derived for optical waveguide modes. This all optical technique can be used to perform any quantum computation. The proposed universal gates have potential of being more compact and easily realized compared to other optical implementations. This method is based on planar lightwave circuit technology and it is suitable for integrated optics.

4. Sh. Salemian and Sh. Mohammadnejad, " Quantum Hadamard Gate Implementation Using Planar Lightwave Circuit and Photonic Crystal Structures " , American Journal of Applied Sciences 5(9): 1144-1148, 2008

Abstract: An all optical method has been proposed for quantum Hadamard gate implementation. This quantum gate was realized by using Y-junction beam splitter. Normal modes in waveguides have been used as quantum bit. This all optical gate can be used in quantum computation and communication. The proposed Hadamard gate has potential of being more compact and easily realized compared to other optical implementations. By using planar lightwave circuit in implementation, the width of Yjunction input waveguide, width of each branch, angle of bend and length of bend were obtained 1 micron, 0.75 micron, 45º and 0.75 micron, respectively. By using planar lightwave circuit in implementation, the radius of large air holes and the radius of small holes were obtained 0.2 ands 0.1 micron, respectively. The index of substrate was 1.325. Implementation based on photonic crystal structures and planar lightwave circuit technology was used in integrated optics.

5. Sh. Salemian and Sh. Mohammadnejad, " Quantum NOT and CNOT Gates Implementation Using Interferometric Electro-Optic Modulator ", 16th Iranian Conference on Electrical Engineering, Tarbiat Modares University, 2008

Abstract: in this paper, an all optical method will be proposed for quantum NOT and CNOT gates implementation. These quantum gates will be realized by using interferometric electro-optic modulator. Normal modes in waveguides are used as quantum bits. This all optical technique can be used to perform any quantum computation. The proposed gates have potential of being more compact and easily realized compared to other optical implementations. This method is based on planar lightwave circuit technology and it is suitable for integrated optics.

6. Sh. Salemian and Sh. Mohammadnejad, " A Novel Approach to Implementation of Quantum Entanglement Purification in Optical Quantum Communication ", 6th Symposium on Communication Systems, Networks and Digital Signal Processing, Graz University of Technology, 2008

Abstract : Entanglement purification is essential to distill highly entangled states from less entangled ones. Existing general purification protocols are based on the quantum controlled-NOT (CNOT) or similar quantum logic operations, which are very difficult to implement experimentally. Here we present a feasible scheme for the implementation of entanglement purification based on planar lightwave circuit (PLC) implementation of quantum CNOT gate. This quantum gate is realized by using interferometric electro-optic modulator. By using planar lightwave circuit in implementation, the width of waveguides and the length of CNOT gate were obtained 12 micron and 2.8 cm respectively

7. Sh. Salemian and Sh. Mohammadnejad, " Design and Implementation of Polarization Filter for Quantum States Discriminator in Optical Quantum Communication ", 17th Iranian Conference on Electrical Engineering, IUST, 2009

Abstrac: in optical quantum communication, quantum state measurement is necessary. This paper proposes a new technique for realization of polarization filter based on planar lightwave circuit (PLC). This filter is used for quantum state discriminator in quantum communication and also as a bell state analyzer in quantum repeater. Electro-optics interferometer has been used in design and implementation of polarization filter. We use lithium niobate as a wafer material and Ti:LiNbO3 for waveguide. Two directional couplers have been used in this device. The length and spacing of these directional couplers have been designed so that each polarization is routed in specific output. The proposed device has one input and two outputs. If polarization of the input photon is vertical, then this photon will appear in output 1, otherwise if the input photon has horizontal polarization, it appears in output 2. For vertical polarization input, the power overlaps integral (POI) shows that isolation between two outputs is 14.96 dB. As to horizontal polarization input, the isolation between two outputs is 13.8 dB. The designed polarization filter has length of 33 mm and width of 60 micron. This device is very suitable for use in integrated optics.

دفعات مشاهده: 3720 بار   |   دفعات چاپ: 1180 بار   |   دفعات ارسال به دیگران: 159 بار   |   0 نظر
>
کلیه حقوق مادی و معنوی این سایت متعلق به مرکز تحقیقات نانوپترونیکس ایران می باشد . نقل هرگونه مطلب با ذکر منبع بلامانع می باشد .
Persian site map - English site map - Created in 1.082 seconds with 955 queries by yektaweb 3505