Les phénomènes du monde quantique, qui semblent souvent bizarres, sont utilisés depuis longtemps en technologie. Par exemple,
Quel est le problème?
Cependant, pour utiliser un ordinateur quantique à son plein potentiel, toutes les particules intriquées doivent fonctionner ensemble. Nous parlons des éléments de base pour les calculs - les qubits.
Les photons – les particules – sont idéaux pour cela.Sveta. Le fait est qu’ils sont assez « forts » par nature et faciles à manipuler. Aujourd'hui, les chercheurs de l'Institut Max Planck d'optique quantique (MPQ) de Garching sont sur le point de fabriquer des photons adaptés à des travaux pratiques, tels que l'informatique quantique. Les scientifiques ont généré 14 photons intriqués de manière spécifique et avec une grande efficacité.
Comment s'est passé l'expérience ?
La particularité de la nouvelle expérience est queLes scientifiques ont utilisé un seul atome pour émettre des photons et les « entrelacer » d’une manière spécifique. Pour ce faire, des chercheurs de l’Institut Max Planck ont placé un atome de rubidium au centre d’un résonateur optique, sorte de « chambre d’écho » pour les ondes électromagnétiques.
Montage expérimental avec chambre à vide sur table optique. Photo: MPQ
Avec l'aide d'un rayonnement laser d'un certainfréquences, ils ont déterminé avec précision l'état de l'atome. En utilisant l'impulsion supplémentaire, les scientifiques ont également délibérément provoqué l'émission d'un photon, qui est associé à l'état quantique de l'atome.
В ходе эксперимента ученые повторили этот traiter plusieurs fois. Dans les intervalles, l’atome était manipulé d’une certaine manière, en d’autres termes, « tourné ». De cette façon, les physiciens ont créé une chaîne de 14 particules de lumière, qui se sont entremêlées les unes dans les autres en raison de la rotation des atomes et ont été amenées dans l'état souhaité.
À l'heure actuelle, 14 particules de lumière interconnectées représentent le plus grand nombre de photons intriqués générés jusqu'à présent en laboratoire.
Deux possibilités de la nouvelle méthode
Mais non seulement le nombre de photons intriqués est très important pour le développement de puissants ordinateurs quantiques - la façon dont ils sont générés est également très différente des méthodes conventionnelles.
"Depuis que la chaîne de photons est apparueà partir d’un seul atome, il pourrait être produit de manière déterministe », expliquent les scientifiques dans un communiqué de presse pour la nouvelle étude. Cela signifie qu’en principe, chaque impulsion délivre effectivement un photon « en place » ayant les propriétés souhaitées.
Jusqu'à présent, l'enchevêtrement de ces particules est généralements'est produit dans des cristaux non linéaires spéciaux. Le problème est que ces particules lumineuses sont générées de manière aléatoire et ne peuvent pas être contrôlées. En conséquence, cela limite le nombre de particules qui peuvent être combinées dans une interaction collective.
Installation d'un résonateur optique dans le vide. Un seul atome de rubidium est piégé entre des miroirs coniques à l'intérieur du support. Photo: MPQ
En revanche, la méthode développée dansde nouvelles recherches, permettent de générer pratiquement n'importe quel nombre de photons intriqués. De plus, c’est très efficace. Cela signifie qu’il pourra être appliqué dans la pratique à l’avenir. Ainsi, les scientifiques ont mesuré la chaîne de photons résultante et ont prouvé son efficacité à 50 pour cent.
Presque chaque seconde "appui sur un bouton" sur un atomele rubidium a délivré une particule de lumière utilisable. Dans les expériences précédentes, les scientifiques n'ont pas pu y parvenir. Les nouveaux travaux suppriment un obstacle de longue date à l'informatique quantique évolutive basée sur des mesures, soulignent les scientifiques.
Et ensuite?
Maintenant, les employés de MPQ veulent résoudre un autre problèmele problème du futur quantique. Par exemple, des opérations informatiques complexes nécessiteront au moins deux atomes comme sources de photons dans la cavité. "Nous travaillons déjà à résoudre ce problème", ont expliqué les scientifiques dans un communiqué.
Les collaborateurs de Max Planck ont également déclaré queLa technologie ne peut pas être utilisée uniquement pour l’informatique quantique. Par exemple, il sera utile dans les communications quantiques, en transmettant des informations via fibre optique avec protection contre les écoutes clandestines. En raison des effets optiques tels que la diffusion et l’absorption, la lumière dans la fibre optique est « perdue » pendant la propagation. Cela limite considérablement la distance sur laquelle les données peuvent être transmises.
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