Het versleutelen van gegevens op een manier die veilige communicatie mogelijk maakt, wordt steeds groter
Kwantumverstrengeling - kwantummechanischeen fenomeen waarbij de kwantumtoestanden van twee of meer objecten onderling afhankelijk zijn. Dit betekent dat in een quantumnetwerk de stationaire qubits van het netwerk verstrikt zijn in een communicatiekanaal, dat meestal bestaat uit fotonen (lichtdeeltjes). Voor het eerst hebben natuurkundigen van de Universiteit van Bonn kwantumverstrengeling aangetoond tussen een stationaire qubit (een tweestatenkwantumsysteem) en een foton dat rechtstreeks is gekoppeld aan een optische vezel (een glasvezelresonatorfoton). De resultaten van het onderzoek worden gepubliceerd door het tijdschrift npj Quantum-informatie.
Quantumsystemen maken deel uit van de technologie van de toekomst.Wanneer dragers van kwantuminformatie (kwantumknooppunten) met elkaar zijn verbonden door kwantumkanalen, ontstaat een kwantumnetwerk. Sinds 2009 werken wetenschappers van de Universiteit van Bonn aan de implementatie van een kwantumnetwerkknooppunt, waarbij een apart ion in de vorm van een geheugenqubit is verbonden met een optische resonator als interface tussen licht en materie.
Voor de distributie van kwantuminformatie innetwerken stationaire netwerk qubits moeten worden aangesloten op een communicatiekanaal. Het probleem is dat een kwantumtoestand niet op de klassieke manier kan worden gekopieerd en verzonden. Als communicatiekanaal worden meestal fotonen gebruikt, die moeilijk op te slaan zijn, maar ze zorgen ervoor dat informatie snel kan worden verzonden. Het implementeren van efficiënte interfaces tussen fotonen en stationaire qubits is cruciaal voor de informatieoverdrachtssnelheid en schaalbaarheid van een kwantumnetwerk.
In hun experimentele opstelling, wetenschappersrealiseerde een bijzondere interface tussen licht en materie. Om dit te doen, gebruikten natuurkundigen een optische resonator bestaande uit twee tegenover elkaar liggende spiegels aan de uiteinden van twee lichtgeleiders. De wetenschappers verwijderden ook een deel van de optische vezel met behulp van een laserpuls en bedekten vervolgens de uiteinden met een reflecterende coating.
Het ontwerp en de combinatie van zo'n resonator meteen daarvan is een experimenteel probleem. De vezels en het ion moeten worden gepositioneerd met een relatieve nauwkeurigheid van ongeveer één micrometer ten opzichte van elkaar. Een klein holtevolume vergroot echter de interactie van licht met materie. Dit biedt een hoge bandbreedte voor het distribueren van kwantuminformatie over het netwerk. Een ander voordeel is dat de vezelholte resulteert in de interne koppeling van fotonen aan de optische vezels. Dit vereenvoudigt hun distributie op internet aanzienlijk.
Met je experimentele opstellingWetenschappers waren de eersten die kwantumverstrengeling aantoonden tussen een stationaire qubit en een foton in een glasvezelresonator. Ze merkten op dat zelfs op een afstand van anderhalve meter een enkel ion en een foton een gemeenschappelijke verstrengelde kwantumtoestand deelden.
De onderzoeksresultaten zullen nuttig zijn ingedistribueerde kwantumcomputers. Natuurkundigen zijn van plan hun systeem verder te ontwikkelen, bijvoorbeeld door de stabiliteit van de licht-materie-interface te verbeteren en een apparaat te gebruiken voor het distribueren van kwantumsleutels.
Lees verder
Uranus heeft de status van de vreemdste planeet in het zonnestelsel gekregen. Waarom?
Mensen zijn bestand tegen zeer lage temperaturen, zelfs zonder warmtebronnen
Natuurkundigen hebben een analoog van een zwart gat gemaakt en de theorie van Hawking bevestigd. Waar leidt het toe?
Een qubit is een kwantumontlading, of het kleinste element voor het opslaan van informatie in een kwantumcomputer.