Феномените от квантовия свят, които често изглеждат странни, отдавна се използват в технологиите. Например,
Какъв е проблемът?
Въпреки това, за да се използва квантовият компютър в пълния му потенциал, всички заплетени частици трябва да работят заедно. Говорим за основните елементи за изчисления - кубити.
Фотоните - частиците - са идеални за това.Света. Въпросът е, че те са доста „силни“ по природа и са лесни за манипулиране. Сега изследователите от Института по квантова оптика Макс Планк (MPQ) в Гархинг са по-близо до създаването на фотони, подходящи за практическа работа, като например квантово изчисление. Учените са генерирали 14 заплетени фотона по специфичен начин с висока ефективност.
Как беше експериментът?
Особеното на новия експеримент е, чеУчените са използвали един атом, за да излъчват фотони и да ги "преплитат" по специфичен начин. За да направят това, изследователи от института "Макс Планк" поставиха атом на рубидий в центъра на оптичен резонатор - нещо като "ехо камера" за електромагнитни вълни.
Експериментална постановка с вакуумна камера върху оптична маса. Снимка: MPQ
С помощта на лазерно лъчение на определенчестоти те точно определят състоянието на атома. Използвайки допълнителния импулс, учените също умишлено са предизвикали излъчването на фотон, който е свързан с квантовото състояние на атома.
По време на експеримента учените повториха товаобработете няколко пъти. В интервалите атомът е бил манипулиран по определен начин - с други думи, "завъртян". По този начин физиците създадоха верига от 14 частици светлина, които се заплитаха една в друга поради въртенето на атомите и бяха приведени в желаното състояние.
В момента 14 взаимосвързани частици светлина са най-големият брой заплетени фотони, които досега са генерирани в лабораторията.
Две възможности на новия метод
Но не само броят на заплетените фотони е много важен за разработването на мощни квантови компютри - начинът, по който се генерират, също е много различен от конвенционалните методи.
„Откакто се появи веригата от фотониот един атом, той може да бъде произведен по детерминистичен начин“, обясняват учените в прессъобщение за новото изследване. Това означава, че по принцип всеки импулс действително доставя фотон „на място“ с желаните свойства.
Досега заплитането на тези частици е обикновеновъзникнали в специални нелинейни кристали. Проблемът е, че там светлинните частици се генерират на случаен принцип и не могат да бъдат контролирани. В резултат на това това ограничава броя на частиците, които могат да бъдат комбинирани в колективно взаимодействие.
Инсталиране на оптичен резонатор във вакуум. Един атом рубидий е уловен между конусовидни огледала вътре в държача. Снимка: MPQ
От друга страна, методът, разработен презнови изследвания, прави възможно генерирането на практически произволен брой заплетени фотони. Освен това е много ефективен. Това означава, че може да се прилага на практика в бъдеще. Така учените измерват получената верига от фотони и доказват нейната 50-процентова ефективност.
Почти всяко второ "натискане на бутон" на атомрубидий доставя използваема лека частица. В предишни експерименти учените не можаха да постигнат това. Новата работа премахва дългогодишната пречка пред мащабируемото квантово изчисление, базирано на измерване, подчертават учените.
Какво следва?
Сега служителите на MPQ искат да решат друг проблемпроблемът за квантовото бъдеще. Например сложните изчислителни операции ще изискват поне два атома като източници на фотони в кухината. „Ние вече работим върху решаването на този проблем“, обясниха учените в изявление.
Това заявиха и сътрудниците на Макс ПланкТехнологията може да се използва не само за квантови изчисления. Например, той ще бъде полезен в квантовите комуникации - предаване на информация по оптично влакно със защита от подслушване. Поради оптични ефекти като разсейване и абсорбция, светлината в оптичното влакно се „губи“ по време на разпространението. Това значително ограничава разстоянието, на което могат да се предават данни.
Прочетете още:
Слънчевото петно с размерите на Земята нараства 10 пъти за 2 дни: то е насочено към нас
Това е "близнакът" на Земята в миналото: недалеч от нас е открита уникална планета-океан
Айнщайн отново беше прав: след половин век физиците доказаха стабилността на черните дупки