量子の世界の現象は、しばしば奇妙に見えることもありますが、長い間テクノロジーで使用されてきました。例えば、
何が問題ですか？
ただし、量子コンピューターを最大限に活用するには、絡み合ったすべての粒子が連携する必要があります。計算の基本要素であるキュービットについて話しています。
フォトン、つまり粒子はこれに最適です。スヴェタ。重要なのは、それらは本質的に非常に「強力」であり、操作が簡単であるということです。現在、ガーヒングにあるマックス・プランク量子光学研究所（MPQ）の研究者らは、量子コンピューティングなどの実際の研究に適した光子の製造に近づいている。科学者たちは、14 個のもつれた光子を特定の方法で高効率で生成しました。
実験はどうでしたか？
この新しい実験の特徴は、科学者たちは単一の原子を使用して光子を放出し、それらを特定の方法で「絡み合わせ」ました。これを行うために、マックス プランク研究所の研究者は、電磁波の一種の「エコー チャンバー」である光共振器の中心にルビジウム原子を配置しました。
光学テーブル上に真空チャンバーを設置した実験装置。写真：MPQ
特定のレーザー放射の助けを借りて彼らは原子の状態を正確に決定しました。余分な運動量を使用して、科学者は意図的に光子の放出も引き起こしました。これは、原子の量子状態に関連付けられています。
実験中、科学者たちはこれを繰り返しました数回処理します。その間、原子は特定の方法で操作され、言い換えれば「回転」されました。このようにして、物理学者は 14 個の光の粒子の連鎖を作成し、原子の回転によってそれらの粒子が互いに絡み合い、望ましい状態にもたらされました。
現時点では、14個の相互接続された光の粒子が、実験室でこれまでに生成されたエンタングルされた光子の最大数です。
新方式の2つの可能性
しかし、もつれた光子の数が強力な量子コンピューターの開発にとって非常に重要であるだけでなく、それらが生成される方法も従来の方法とは大きく異なります。
「光子の連鎖が生じてから単一の原子から、それは決定論的な方法で生成される可能性があります」と科学者たちは新しい研究のプレスリリースで説明しています。これは、原則として、各パルスが実際に所望の特性を備えた光子を「その場で」送達することを意味します。
これまで、これらの粒子のもつれは通常、特殊な非線形結晶で発生しました。問題は、光の粒子がランダムに生成され、制御できないことです。結果として、これは集合的相互作用で組み合わせることができる粒子の数を制限します。
真空中の光共振器の設置。ホルダー内の円錐ミラーの間にルビジウム原子が 1 つ閉じ込められています。写真：MPQ
一方、そこで開発された手法は、新しい研究により、事実上任意の数のもつれた光子を生成することが可能になります。さらに、それは非常に効果的です。つまり、将来的には実用化できるということです。したがって、科学者は結果として生じる光子の連鎖を測定し、その効率が 50% であることを証明しました。
原子のほぼ毎秒の「ボタン押下」ルビジウムは、使用可能な光粒子を提供しました。以前の実験では、科学者はこれを達成できませんでした。新しい研究は、スケーラブルな測定ベースの量子コンピューティングに対する長年の障害を取り除きます、と科学者は強調します。
次は何ですか？
現在、MPQ の従業員は別の問題を解決したいと考えています量子の未来の問題。たとえば、複雑な計算操作には、空洞内の光子源として少なくとも 2 つの原子が必要です。 「私たちはすでにこの問題の解決に取り組んでいます」と科学者らは声明で説明した。
マックス・プランクの共同研究者らも次のように述べている。この技術は量子コンピューティングだけに使用できるわけではありません。たとえば、盗聴を防止しながら光ファイバーを介して情報を送信する量子通信に役立ちます。散乱や吸収などの光学効果により、光ファイバー内の光は伝播中に「失われます」。これにより、データを送信できる距離が大幅に制限されます。
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