Ефекти квантне механике, укључујући и уплитање две честице (феномен у којем појединачна стања
Две независне групе истраживача најавиле су стварање појединачних фотон извора, који су неопходни за пренос података у квантној мрежи.Немачки истраживачи са Макс Планк института за квантну оптику и Техничког универзитета у Минхену користили су атоме ербијума уграђене у силиконски кристал који дајесветло са фреквенцијом која одговара модерним комуникационим мрежама.&нбсп;
А инжењери са Технолошког института у Масачусетсу користе нанокристале Перовските, од којих је производња лака за размеру.Истовремено , не захтевају екстремно хлађење и могу да раде на собној температури.&нбсп;
Шта је квантна мрежа?
Квантни рачунари теоретски могу да радезадатке који се не могу решити ни на најмоћнијим суперкомпјутерима на свету. Могу се користити за моделирање својстава материјала и сложених система. Али да бисмо постигли заиста значајне резултате, потребан нам је ефикасан начин за повезивање чворова квантних информација – дистрибуирани квантни процесори.
Будући да се квантни рачунари суштински разликују од класичних рачунара, уобичајене методе које се користе за пренос информација нису директно применљиве на њих.Квантне информације су сложеније: уместо складиштења само вредности 0 или 1, као код класичних рачунара, кубитможе да преузме вредности од 0 и 1 истовремено (феномен познат као суперпозиција).&нбсп;
Идеално решење је квантна мрежа −једињење у коме се врши директна размена кубита информација уз очување квантномеханичких својстава. Квантна мрежа повезује чворове за обраду са фотонима који пролазе кроз посебне међусобне везе познате као таласоводи.
Предност такве везе је у томе штоквантни уређаји комуницирају директно, омогућавајући бржу обраду података. Поред тога, такве мреже се могу користити за сигуран пренос података: чим нападач покуша да пресретне информације „кодиране” у фотонима, квантна својства честица ће бити изгубљена, а подаци ће постати неупотребљиви.
Атоми ербија у кристалу силицијума
Квантни резонатор на бази силицијумског кристала. Слика: МЦКСТ
Немачки инжењери су развили оптичкурезонатор за квантне мреже на бази силицијумског кристала допираног атомима ербијума. Развој прати претходну студију исте групе о уграђивању појединачних атома ретких земаља у кристални силицијум коришћењем релативно ниске температуре (око 500°Ц) како би се осигурало да се велики број атома ербијума не групише у силицијумској решетки.
У новој студији чији резултатиобјављено у часопису Оптица, истраживачи су показали да је коришћењем таквих кристала могуће генерисати појединачне фотоне са жељеним својствима. Атоми ербијума смештени у кристал силицијум имају одлична оптичка својства, напомињу аутори студије. Емитују светлост таласне дужине од 1536 нм. Ово је скоро идентично светлу које се користи за пренос података у класичним оптичким мрежама.
Инжењери су развили резонатор допиранербијум, који се разликује од конвенционалних дизајна по томе што не садржи огледала. Уместо тога, користи се правилан образац рупа величине нанометара у кристалном силицијуму. То значи да је цео резонатор дугачак само неколико микрона и да садржи само неколико десетина атома ербијума. Повезивањем резонатора са оптичким влакном и узбудљивим атомима ласером, истраживачи су показали да се појединачни фотони са жељеним карактеристикама могу емитовати.
Истраживачи напомаћу две главне предности које, како каћу, праве.Ербиум -допед силикон је "идеалан кандидат за изградњу квантних мрежа."Стварање неопходних компоненти великих размера не захтева стварање нових сложених производних погона.&нбсп;
И друго, систем ради релативновисока (за квантне технологије) температура - око 8 К (-265 °Ц). За разлику од система који раде близу апсолутне нуле, такве услове је лакше створити хлађењем у криостату са течним хелијумом.
Перовскити као извори једног фотона
Нанокристали перовскита. Слика: МИТ
Истраживачи МИТ-а предлажу алтернативуМатеријал за стварање квантних мрежа су перовскити. Овај материјал се већ широко етаблирао као потенцијална алтернатива силицијуму у соларним ћелијама. У студији објављеној у часопису Натуре Пхотоницс, инжењери су показали да такође могу да генеришу ток идентичних фотона.
За своје проучавање, физичари су користилинаночестице оловног халит перовскита. Фотонапонске ћелије користе танке филмове овог материјала, а у облику наночестица имају невероватно високу стопу криогеног зрачења, што их разликује од других колоидних полупроводничких наночестица. Што се светлост брже емитује, већа је вероватноћа да ће излазни сигнал имати добро дефинисану таласну функцију, што је од суштинског значаја за квантне мреже.
Да провери да ли су фотониГенерате заиста имају жељена својства, истраживачи су спровели стандардни тест. Састоји се у откривању посебне врсте сметњи између два фотона, ефекта Хонг-Ву-Мандела. Резултати експеримента су потврдили да извор емитује квантну светлост.
Истраживачи напомаћу да инсталација јољ није саврљена и да ради са сметњама, али су уверени да же бити могуже дасавладан постављањем перовскита у оптички резонатор – ефекат који функционишеса другим материјалима.&нбсп;
Истовремено, истраживачи примећују предносттехнологија у једноставности производње. „Разлог зашто су други извори кохерентни је тај што су направљени од најчистијих материјала и један за другим, атом по атом. Дакле, имамо веома лошу скалабилност и веома лошу поновљивост“, каже Александар Каплан, коаутор студије. Насупрот томе, наночестице перовскита се праве у раствору и једноставно се наносе на материјал супстрата. Поред тога, такви извори раде на собној температури и не захтевају хлађење.
Обе предложене технологије још нисуготово решење за изградњу квантних мрежа. Али ово је корак у правом смеру. Чињеница да различите групе истраживача широм света развијају алтернативне технологије и покушавају да пронађу решење које је релативно јефтино и лако за скалирање сугерише да би квантне мреже ускоро могле постати стварност.
Опширније:
Чудан објекат топлији од Сунца изненадио је астрономе
У Монголији је пронађен артефакт који подсећа на фалус: стар је око 42.000 година
Пронађен највише дрво у Азији: покажи како изгледа
Насловна слика: Ц. Хохманн, МЦКСТ