Tietojen salaaminen turvallisen viestinnän mahdollistavalla tavalla on jatkuvasti kasvavaa
Kvanttikietoutuminen - kvanttimekaaninenilmiö, jossa kahden tai useamman kohteen kvanttitilat ovat toisistaan riippuvaisia. Tämä tarkoittaa, että kvanttiverkossa verkon kiinteät kubitit ovat kietoutuneet viestintäkanavaan, joka koostuu yleensä fotoneista (valohiukkasista). Ensimmäistä kertaa Bonnin yliopiston fyysikot ovat osoittaneet kvanttikietoutumisen kiinteän kubitin (kaksitila kvanttijärjestelmä) ja suoraan optiseen kuituun (kuituoptinen resonaattorifotoni) kytketyn fotonin välillä. Tutkimuksen tulokset on julkaistu lehdessä npj-kvanttitiedot.
Kvanttijärjestelmät ovat osa tulevaisuuden tekniikkaa.Kun kvanttitietojen kantajat (kvanttisolmut) on kytketty yhteen kvanttikanavilla, muodostuu kvanttiverkko. Vuodesta 2009 Bonnin yliopiston tutkijat ovat työskennelleet kvanttiverkkosolmun toteuttamiseksi, jossa erillinen muisti-qubit-muotoinen ioni on kytketty optiseen resonaattoriin rajapintana valon ja aineen välillä.
Kuitenkin kvanttitietojen jakamiseksikiinteät verkkokortit on kytkettävä tietoliikennekanavaan. Ongelmana on, että kvanttitilaa ei voida kopioida ja välittää klassisella tavalla. Viestintäkanavana käytetään yleensä fotoneja, joita on vaikea tallentaa, mutta ne mahdollistavat tiedon siirtämisen nopeasti. Tehokkaiden rajapintojen toteuttaminen fotonien ja paikallaan olevien kiittien välillä on kriittinen tiedonsiirtonopeuden ja kvanttiverkon skaalautuvuuden kannalta.
Tutkijat kokeellisessa kokoonpanossaanhavaitsi erityisen rajapinnan valon ja aineen välillä. Tätä varten fyysikot käyttivät optista resonaattoria, joka koostui kahdesta vastakkaisesta peilistä kahden valojohtimen päissä. Tiedemiehet poistivat myös osan optisesta kuidusta laserpulssilla ja pinnoittivat sitten sen päät heijastavalla pinnoitteella.
Tällaisen resonaattorin suunnittelu ja yhdistelmäyksi on kokeellinen ongelma. Kuidut ja ioni on sijoitettava suhteellisen tarkkuudella noin yksi mikrometri toisiinsa nähden. Pieni ontelotilavuus lisää kuitenkin valon vuorovaikutusta aineen kanssa. Tämä tarjoaa suuren kaistanleveyden kvanttitietojen jakamiseksi verkon yli. Toinen etu on, että kuituontelo johtaa fotonien sisäiseen kytkeytymiseen optisiin kuituihin. Tämä yksinkertaistaa huomattavasti niiden jakelua verkossa.
Kokeellisella asetuksellasitutkijat osoittivat ensimmäisinä kvanttipitoisuuden kiinteän kiitin ja fotonin välillä kuituoptisessa resonaattorissa. He huomasivat, että jopa puolitoista metrin etäisyydellä yhdellä ionilla ja fotonilla oli yhteinen takertunut kvanttitila.
Tutkimustulokset ovat hyödyllisiä vuonnahajautettu kvanttilaskenta. Fyysikot aikovat kehittää järjestelmäänsä edelleen esimerkiksi parantamalla valoa-aineen rajapinnan vakautta ja käyttämällä laitetta kvanttinäppäinten jakamiseen.
Lue lisää
Uranus on saanut aurinkokunnan omituisimman planeetan tilan. Miksi?
Ihmiset kestävät hyvin alhaisia lämpötiloja myös ilman lämmönlähteitä
Fyysikot ovat luoneet analogin mustasta aukosta ja vahvistaneet Hawkingin teorian. Minne se johtaa?
Kbitti on kvanttipurkaus tai pienin elementti tietojen tallentamiseksi kvanttitietokoneeseen.