Kvanttimaailman usein oudolta vaikuttavia ilmiöitä on käytetty tekniikassa pitkään. Esimerkiksi,
Mikä on ongelma?
Kuitenkin, jotta kvanttitietokonetta voitaisiin käyttää täysimääräisesti, kaikkien sotkeutuneiden hiukkasten on toimittava yhdessä. Puhumme laskelmien peruselementeistä - kubiteista.
Fotonit - hiukkaset - ovat ihanteellisia tähän.Sveta. Asia on siinä, että ne ovat luonteeltaan melko "vahvoja" ja niitä on helppo käsitellä. Nyt Garchingin Max Planck Institute of Quantum Optics (MPQ) -instituutin tutkijat ovat lähempänä fotonien valmistamista käytännön työhön, kuten kvanttilaskentaan. Tutkijat ovat luoneet 14 sotkeutunutta fotonia tietyllä tavalla korkealla tehokkuudella.
Miten kokeilu meni?
Uuden kokeilun erikoisuus on seTiedemiehet käyttivät yhtä atomia lähettämään fotoneja ja "kiitomaan" ne tietyllä tavalla. Tätä varten Max Planck -instituutin tutkijat asettivat rubidiumatomin optisen resonaattorin keskelle - eräänlaiseen sähkömagneettisten aaltojen "kaikukammioon".
Kokeellinen asennus tyhjökammiolla optisella pöydällä. Valokuva: MPQ
Tietyn lasersäteilyn avullataajuuksilla ne määrittelivät tarkasti atomin tilan. Ylimääräistä vauhtia käyttämällä tutkijat aiheuttivat myös tarkoituksella fotonin emission, joka liittyy atomin kvanttitilaan.
Kokeen aikana tutkijat toistivat tämänkäsitellä useita kertoja. Väliajoin atomia manipuloitiin tietyllä tavalla - toisin sanoen "kierrettiin". Tällä tavalla fyysikot loivat 14 valohiukkasen ketjun, jotka kietoutuivat toisiinsa atomien pyörimisen seurauksena ja saatettiin haluttuun tilaan.
Tällä hetkellä 14 toisiinsa kytkettyä valohiukkasta on suurin määrä kietoutuneita fotoneja, mitä laboratoriossa on tähän mennessä syntynyt.
Uuden menetelmän kaksi vaihtoehtoa
Mutta ei vain sotkeutuneiden fotonien lukumäärä ole erittäin tärkeä tehokkaiden kvanttitietokoneiden kehitykselle - tapa, jolla ne tuotetaan, eroaa myös hyvin perinteisistä menetelmistä.
"Siitä lähtien, kun fotonien ketju syntyiyhdestä atomista se voitaisiin tuottaa deterministisellä tavalla", tutkijat selittävät lehdistötiedotteessa uudesta tutkimuksesta. Tämä tarkoittaa, että periaatteessa jokainen pulssi todella toimittaa fotonin "paikalleen", jolla on halutut ominaisuudet.
Tähän asti näiden hiukkasten takertuminen on yleensätapahtui erityisissä epälineaarisissa kiteissä. Ongelmana on, että siellä syntyy satunnaisia valohiukkasia, joita ei voida hallita. Tämän seurauksena tämä rajoittaa niiden hiukkasten määrää, jotka voidaan yhdistää kollektiiviseen vuorovaikutukseen.
Optisen resonaattorin asennus tyhjiössä. Yksi rubidiumatomi on loukussa pidikkeen sisällä olevien kartiomaisten peilien välissä. Valokuva: MPQ
Toisaalta menetelmä kehitettiin vuonnauusi tutkimus mahdollistaa käytännössä minkä tahansa määrän kietoutuneita fotoneja. Lisäksi se on erittäin tehokas. Tämä tarkoittaa, että sitä voidaan soveltaa käytännössä myös tulevaisuudessa. Siten tiedemiehet mittasivat tuloksena olevan fotoniketjun ja osoittivat sen 50 prosentin tehokkuuden.
Melkein joka toinen "napin painallus" atomia kohtaanrubidium toimitti käyttökelpoisen kevyen hiukkasen. Aiemmissa kokeissa tutkijat eivät voineet saavuttaa tätä. Uusi työ poistaa pitkäaikaisen esteen skaalautuvalta mittauspohjalta kvanttilaskentaa, tutkijat korostavat.
Mitä seuraavaksi?
Nyt MPQ:n työntekijät haluavat ratkaista toisen ongelmankvanttitulevaisuuden ongelma. Esimerkiksi monimutkaiset laskennalliset toiminnot vaativat vähintään kaksi atomia fotonilähteinä ontelossa. "Työskentelemme jo tämän ongelman ratkaisemiseksi", tutkijat selittivät lausunnossaan.
Myös Max Planckin yhteistyökumppanit totesivat tämänTeknologiaa voidaan käyttää paitsi kvanttilaskentaan. Se on hyödyllinen esimerkiksi kvanttiviestinnässä – tiedon siirtämisessä optisen kuidun kautta salakuuntelulta suojattuna. Optisten vaikutusten, kuten sironnan ja absorption, vuoksi valokuidusta "häviää" etenemisen aikana. Tämä rajoittaa suuresti etäisyyttä, jolle tietoja voidaan siirtää.
Lue lisää:
Maan kokoinen auringonpilkku kasvaa 10 kertaa kahdessa päivässä: se on suunnattu meihin
Tämä on Maan "kaksos" menneisyydessä: ainutlaatuinen planeetta-valtameri löydettiin aivan meistä
Einstein oli jälleen oikeassa: puolen vuosisadan jälkeen fyysikot osoittivat mustien aukkojen vakauden