Fenomener i kvanteverdenen, som ofte virker bisarre, har lenge vært brukt i teknologi. For eksempel,
Hva er problemet?
Men for å bruke en kvantedatamaskin til sitt fulle potensial, må alle sammenfiltrede partikler samarbeide. Vi snakker om de grunnleggende elementene for beregninger - qubits.
Fotoner - partikler - er ideelle for dette.Sveta. Poenget er at de er ganske "sterke" av natur og er enkle å manipulere. Nå er forskere ved Max Planck Institute of Quantum Optics (MPQ) i Garching nærmere å gjøre fotoner egnet for praktisk arbeid, som kvanteberegning. Forskere har generert 14 sammenfiltrede fotoner på en bestemt måte med høy effektivitet.
Hvordan var eksperimentet?
Det særegne ved det nye eksperimentet er detForskere brukte et enkelt atom for å sende ut fotoner og "flette dem sammen" på en bestemt måte. For å gjøre dette plasserte forskere ved Max Planck Institute et rubidiumatom i midten av en optisk resonator - et slags "ekkokammer" for elektromagnetiske bølger.
Eksperimentelt oppsett med et vakuumkammer på et optisk bord. Foto: MPQ
Ved hjelp av laserstråling av en vissfrekvenser bestemte de nøyaktig tilstanden til atomet. Ved å bruke det ekstra momentumet forårsaket forskerne også bevisst utslipp av et foton, som er assosiert med atomets kvantetilstand.
Under eksperimentet gjentok forskerne dettebehandle flere ganger. I intervallene ble atomet manipulert på en bestemt måte - med andre ord "rotert". På denne måten skapte fysikerne en kjede av 14 lyspartikler, som ble viklet inn i hverandre på grunn av atomenes rotasjon og ble brakt inn i ønsket tilstand.
For øyeblikket er 14 sammenkoblede lyspartikler det største antallet sammenfiltrede fotoner som så langt har blitt generert i laboratoriet.
To muligheter for den nye metoden
Men ikke bare antallet sammenfiltrede fotoner er veldig viktig for utviklingen av kraftige kvantedatamaskiner – måten de genereres på er også veldig forskjellig fra konvensjonelle metoder.
"Siden kjeden av fotoner oppstofra et enkelt atom kan det produseres på en deterministisk måte,” forklarer forskerne i en pressemelding for den nye studien. Dette betyr at i prinsippet leverer hver puls faktisk et foton "på plass" med de ønskede egenskapene.
Inntil nå er sammenfiltringen av disse partiklene vanligvisforekom i spesielle ikke-lineære krystaller. Problemet er at lette partikler genereres tilfeldig og ikke kan kontrolleres. Som et resultat begrenser dette antallet partikler som kan kombineres i en kollektiv interaksjon.
Installasjon av en optisk resonator i vakuum. Et enkelt rubidiumatom er fanget mellom koniske speil inne i holderen. Foto: MPQ
På den annen side utviklet metoden seg iny forskning, gjør det mulig å generere praktisk talt et hvilket som helst antall sammenfiltrede fotoner. Dessuten er det veldig effektivt. Dette betyr at det kan brukes i praksis i fremtiden. Dermed målte forskere den resulterende kjeden av fotoner og beviste dens 50 prosent effektivitet.
Nesten hvert andre "knappetrykk" på et atomrubidium leverte en brukbar lyspartikkel. I tidligere eksperimenter kunne ikke forskere oppnå dette. Det nye arbeidet fjerner en langvarig hindring for skalerbar målebasert kvanteberegning, understreker forskerne.
Hva er neste?
Nå ønsker MPQ-ansatte å løse et annet problemproblemet med kvantefremtiden. For eksempel vil komplekse beregningsoperasjoner kreve minst to atomer som fotonkilder i hulrommet. "Vi jobber allerede med å løse dette problemet," forklarte forskerne i en uttalelse.
Max Plancks samarbeidspartnere uttalte også detTeknologien kan brukes ikke bare til kvanteberegning. For eksempel vil det være nyttig i kvantekommunikasjon - overføring av informasjon over optisk fiber med beskyttelse mot avlytting. På grunn av optiske effekter som spredning og absorpsjon, blir lys i optisk fiber "tapt" under forplantning. Dette begrenser i stor grad avstanden data kan overføres over.
Les mer:
Solflekk på størrelse med jorden vokser 10 ganger på 2 dager: den er rettet mot oss
Dette er "tvillingen" til jorden i fortiden: et unikt planethav ble funnet ikke langt fra oss
Einstein hadde rett igjen: etter et halvt århundre beviste fysikere stabiliteten til sorte hull