Fenomenele lumii cuantice, care par adesea bizare, au fost folosite de mult în tehnologie. De exemplu,
Care este problema?
Cu toate acestea, pentru a folosi un computer cuantic la întregul său potențial, toate particulele încurcate trebuie să lucreze împreună. Vorbim despre elementele de bază pentru calcule - qubiți.
Fotonii — particulele — sunt ideali pentru aceasta.Sveta. Ideea este că sunt destul de „puternice” prin natură și sunt ușor de manipulat. Acum, cercetătorii de la Institutul Max Planck de Optică Cuantică (MPQ) din Garching sunt mai aproape de a face fotoni potriviți pentru lucrări practice, cum ar fi calculul cuantic. Oamenii de știință au generat 14 fotoni încâlciți într-un mod specific, cu eficiență ridicată.
Cum a fost experimentul?
Particularitatea noului experiment este căOamenii de știință au folosit un singur atom pentru a emite fotoni și a-i „împletește” într-un mod specific. Pentru a face acest lucru, cercetătorii de la Institutul Max Planck au plasat un atom de rubidiu în centrul unui rezonator optic – un fel de „cameră de ecou” pentru unde electromagnetice.
Configurare experimentală cu o cameră de vid pe o masă optică. Foto: MPQ
Cu ajutorul radiației laser a unui anumitfrecvențe au determinat cu precizie starea atomului. Folosind impulsul suplimentar, oamenii de știință au provocat în mod deliberat și emisia unui foton, care este asociat cu starea cuantică a atomului.
În timpul experimentului, oamenii de știință au repetat acest lucruprocesează de mai multe ori. În intervale, atomul a fost manipulat într-un anumit mod - cu alte cuvinte, „rotit”. În acest fel, fizicienii au creat un lanț de 14 particule de lumină, care s-au încurcat unele cu altele din cauza rotației atomilor și au fost aduse în starea dorită.
În acest moment, 14 particule de lumină interconectate reprezintă cel mai mare număr de fotoni încâlciți care au fost generați până acum în laborator.
Două posibilități ale noii metode
Dar nu numai numărul de fotoni încâlciți este foarte important pentru dezvoltarea computerelor cuantice puternice - modul în care sunt generați este, de asemenea, foarte diferit de metodele convenționale.
„De când a apărut lanțul de fotonidintr-un singur atom, ar putea fi produs într-o manieră deterministă”, explică oamenii de știință într-un comunicat de presă pentru noul studiu. Aceasta înseamnă că, în principiu, fiecare impuls eliberează de fapt un foton „la loc” cu proprietățile dorite.
Până acum, încurcarea acestor particule este de obiceia avut loc în cristale speciale neliniare. Problema este că acolo particulele de lumină sunt generate aleatoriu și nu pot fi controlate. Ca rezultat, acest lucru limitează numărul de particule care pot fi combinate într-o interacțiune colectivă.
Instalarea unui rezonator optic în vid. Un singur atom de rubidiu este prins între oglinzile conice din interiorul suportului. Foto: MPQ
Pe de altă parte, metoda dezvoltată înnoi cercetări, fac posibilă generarea practic oricărui număr de fotoni încâlciți. În plus, este foarte eficient. Aceasta înseamnă că poate fi aplicat în practică în viitor. Astfel, oamenii de știință au măsurat lanțul de fotoni rezultat și au demonstrat eficiența sa de 50%.
Aproape la fiecare secundă „apăsare de buton” pe un atomrubidiu a eliberat o particulă ușoară utilizabilă. În experimentele anterioare, oamenii de știință nu au putut realiza acest lucru. Noua lucrare înlătură un obstacol de lungă durată în calea calculului cuantic scalabil bazat pe măsurare, subliniază oamenii de știință.
Ce urmează?
Acum angajații MPQ vor să rezolve o altă problemăproblema viitorului cuantic. De exemplu, operațiunile complexe de calcul vor necesita cel puțin doi atomi ca surse de fotoni în cavitate. „Lucrăm deja la rezolvarea acestei probleme”, au explicat oamenii de știință într-o declarație.
Colaboratorii lui Max Planck au mai declarat căTehnologia poate fi folosită nu numai pentru calculul cuantic. De exemplu, va fi util în comunicațiile cuantice - transmiterea de informații prin fibră optică cu protecție împotriva interceptării. Datorită efectelor optice, cum ar fi împrăștierea și absorbția, lumina din fibra optică se „pierde” în timpul propagării. Acest lucru limitează foarte mult distanța pe care pot fi transmise datele.
Citeste mai mult:
Pata solară de dimensiunea pământului crește de 10 ori în 2 zile: este îndreptată către noi
Acesta este „geamănul” Pământului din trecut: o planetă-ocean unică a fost găsită nu departe de noi
Einstein a avut din nou dreptate: după o jumătate de secol, fizicienii au dovedit stabilitatea găurilor negre