Kryptering af data på en måde, der tillader sikker kommunikation, er en stadig stigning
Kvantesammenfiltring - kvantemekanisket fænomen, hvor to eller flere objekters kvantetilstande er indbyrdes afhængige. Det betyder, at i et kvantenetværk er netværkets stationære qubits viklet ind i en kommunikationskanal, som normalt består af fotoner (lyspartikler). For første gang har fysikere fra universitetet i Bonn demonstreret kvantesammenfiltring mellem en stationær qubit (et to-stats kvantesystem) og en foton direkte koblet til en optisk fiber (en fiberoptisk resonatorfoton). Resultaterne af undersøgelsen er publiceret af tidsskriftet npj Kvanteoplysninger.
Kvantesystemer er en del af fremtidens teknologi.Når bærere af kvanteinformation (kvanteknudepunkter) er sammenkoblet af kvantekanaler, dannes et kvantenetværk. Siden 2009 har forskere ved Universitetet i Bonn arbejdet med implementeringen af et kvantenetværksnode, hvor en separat ion i form af en hukommelses-qubit er forbundet til en optisk resonator som en grænseflade mellem lys og stof.
Dog til distribution af kvanteinformation inetværk stationære netværksqubits skal være forbundet til en kommunikationskanal. Problemet er, at en kvantetilstand ikke kan kopieres og transmitteres på den klassiske måde. Som kommunikationskanal anvendes normalt fotoner, som er vanskelige at gemme, men de tillader, at information overføres hurtigt. Implementering af effektive grænseflader mellem fotoner og stationære qubits er kritisk for informationsoverførselshastigheden og skalerbarheden af et kvantenetværk.
I deres eksperimentelle opsætning, videnskabsmændrealiserede en særlig grænseflade mellem lys og stof. For at gøre dette brugte fysikere en optisk resonator bestående af to modsatte spejle i enderne af to lysledere. Forskerne fjernede også en del af den optiske fiber ved hjælp af en laserpuls og beklædte derefter dens ender med en reflekterende belægning.
Designet og kombinationen af en sådan resonator medden ene er et eksperimentelt problem. Fibrene og ionen skal placeres med en relativ nøjagtighed på ca. et mikrometer i forhold til hinanden. Imidlertid øger et lille hulrumsvolumen interaktionen mellem lys og stof. Dette giver høj båndbredde til distribution af kvanteinformation over netværket. En anden fordel er, at fiberhulrummet resulterer i den interne kobling af fotoner til de optiske fibre. Dette forenkler deres distribution på nettet meget.
Med din eksperimentelle opsætningforskere var de første til at demonstrere kvanteindvikling mellem en stationær qubit og en foton i en fiberoptisk resonator. De bemærkede, at selv i en afstand af en og en halv meter delte en enkelt ion og en foton en fælles sammenfiltret kvantetilstand.
Forskningsresultaterne vil være nyttige idistribueret kvanteberegning. Fysikere planlægger at videreudvikle deres system, for eksempel ved at forbedre stabiliteten af grænsefladen mellem lysstof og bruge en enhed til distribution af kvantenøgler.
Læs mere
Uranus har modtaget status som den mærkeligste planet i solsystemet. Hvorfor?
Mennesker kan modstå meget lave temperaturer, selv uden varmekilder
Fysikere har skabt en analog til et sort hul og bekræftet Hawkings teori. Hvor det fører hen?
En qubit er en kvanteudladning eller det mindste element til lagring af information i en kvantecomputer.