Fænomener i kvanteverdenen, som ofte virker bizarre, har længe været brugt i teknologi. For eksempel,
Hvad er problemet?
Men for at bruge en kvantecomputer til sit fulde potentiale, skal alle sammenfiltrede partikler arbejde sammen. Vi taler om de grundlæggende elementer til beregninger - qubits.
Fotoner - partikler - er ideelle til dette.Sveta. Pointen er, at de er ret "stærke" af natur og er nemme at manipulere. Nu er forskere ved Max Planck Institute of Quantum Optics (MPQ) i Garching tættere på at gøre fotoner egnede til praktisk arbejde, såsom kvanteberegning. Forskere har genereret 14 sammenfiltrede fotoner på en bestemt måde med høj effektivitet.
Hvordan var eksperimentet?
Det særlige ved det nye eksperiment er detForskere brugte et enkelt atom til at udsende fotoner og "sammenflette" dem på en bestemt måde. For at gøre dette placerede forskere ved Max Planck Institute et rubidiumatom i midten af en optisk resonator - en slags "ekkokammer" til elektromagnetiske bølger.
Eksperimentel opsætning med et vakuumkammer på et optisk bord. Foto: MPQ
Ved hjælp af laserstråling af en visfrekvenser, de bestemte nøjagtigt atomets tilstand. Ved at bruge det ekstra momentum forårsagede forskerne også bevidst emissionen af en foton, som er forbundet med atomets kvantetilstand.
Under eksperimentet gentog forskerne dettebehandle flere gange. I intervallerne blev atomet manipuleret på en bestemt måde - med andre ord "roteret". På denne måde skabte fysikere en kæde af 14 partikler af lys, som blev viklet ind i hinanden på grund af atomernes rotation og blev bragt i den ønskede tilstand.
I øjeblikket er 14 indbyrdes forbundne lyspartikler det største antal sammenfiltrede fotoner, der hidtil er blevet genereret i laboratoriet.
To muligheder for den nye metode
Men ikke kun antallet af sammenfiltrede fotoner er meget vigtigt for udviklingen af kraftige kvantecomputere - måden, de genereres på, er også meget forskellig fra konventionelle metoder.
"Siden kæden af fotoner opstodfra et enkelt atom kunne det fremstilles på en deterministisk måde,” forklarer forskerne i en pressemeddelelse til det nye studie. Det betyder, at hver puls i princippet faktisk leverer en foton "på plads" med de ønskede egenskaber.
Indtil nu er sammenfiltringen af disse partikler normaltforekom i specielle ikke-lineære krystaller. Problemet er, at der dannes lyspartikler tilfældigt og ikke kan kontrolleres. Som et resultat begrænser dette antallet af partikler, der kan kombineres i en kollektiv interaktion.
Installation af en optisk resonator i vakuum. Et enkelt rubidiumatom er fanget mellem koniske spejle inde i holderen. Foto: MPQ
På den anden side er metoden, der blev udviklet iny forskning, gør det muligt at generere stort set et hvilket som helst antal sammenfiltrede fotoner. Desuden er det meget effektivt. Det betyder, at det kan anvendes i praksis i fremtiden. Således målte videnskabsmænd den resulterende kæde af fotoner og beviste dens 50 procent effektivitet.
Næsten hvert andet "knaptryk" på et atomrubidium leverede en brugbar lyspartikel. I tidligere eksperimenter kunne forskerne ikke opnå dette. Det nye arbejde fjerner en langvarig hindring for skalerbar målebaseret kvanteberegning, understreger forskerne.
Hvad er næste?
Nu ønsker MPQ-medarbejdere at løse endnu et problemproblemet med kvantefremtiden. For eksempel vil komplekse beregningsoperationer kræve mindst to atomer som fotonkilder i hulrummet. "Vi arbejder allerede på at løse dette problem," forklarede forskerne i en erklæring.
Det sagde Max Plancks samarbejdspartnere ogsåTeknologien kan ikke kun bruges til kvanteberegning. For eksempel vil det være nyttigt i kvantekommunikation - transmission af information over optisk fiber med beskyttelse mod aflytning. På grund af optiske effekter såsom spredning og absorption "tabes" lys i optisk fiber under udbredelsen. Dette begrænser i høj grad den afstand, som data kan overføres over.
Læs mere:
Solplet på størrelse med jorden vokser 10 gange på 2 dage: den er rettet mod os
Dette er Jordens "tvilling" i fortiden: et unikt planet-hav blev fundet ikke langt fra os
Einstein havde igen ret: Efter et halvt århundrede beviste fysikere stabiliteten af sorte huller