Феномени квантног света, који често делују бизарно, одавно се користе у технологији. на пример,
У чему је проблем?
Међутим, да би се квантни рачунар користио у пуном потенцијалу, све заплетене честице морају да раде заједно. Говоримо о основним елементима за прорачуне – кубитима.
Фотони — честице — су идеални за ово.Света. Поента је да су они по природи прилично „јаки“ и да их је лако манипулисати. Сада су истраживачи са Института за квантну оптику Макс Планк (МПК) у Гаркингу ближи томе да фотоне направе погодне за практичан рад, као што је квантно рачунарство. Научници су генерисали 14 заплетених фотона на специфичан начин са високом ефикасношћу.
Како је прошао експеримент?
Посебност новог експеримента је у томеНаучници су користили један атом да емитују фотоне и "преплићу" их на специфичан начин. Да би то урадили, истраживачи са Института Макс Планк поставили су атом рубидијума у центар оптичког резонатора - неку врсту "ехо коморе" за електромагнетне таласе.
Експериментална поставка са вакуумском комором на оптичком столу. Фото: МПК
Уз помоћ ласерског зрачења одређеногфреквенције су тачно одређивали стање атома. Користећи додатни замах, научници су такође намерно изазвали емисију фотона, који је повезан са квантним стањем атома.
Током експеримента, научници су ово поновилипроцес неколико пута. У интервалима, атомом се манипулисало на одређени начин — другим речима, „ротирано“. На овај начин су физичари створили ланац од 14 честица светлости, које су се ротацијом атома заплеле једна у другу и доведене у жељено стање.
У овом тренутку, 14 међусобно повезаних честица светлости је највећи број уплетених фотона који су до сада генерисани у лабораторији.
Две могућности нове методе
Али не само да је број уплетених фотона веома важан за развој моћних квантних рачунара – начин на који се генеришу такође се веома разликује од конвенционалних метода.
„Од када је настао ланац фотонаиз једног атома, могао би се произвести на детерминистички начин“, објашњавају научници у саопштењу за јавност за нову студију. То значи да, у принципу, сваки импулс заправо испоручује фотон „на месту“ са жељеним својствима.
До сада је заплитање ових честица обичнонастао у посебним нелинеарним кристалима. Проблем је што се тамо честице светлости генеришу насумично и не могу се контролисати. Као резултат, ово ограничава број честица које се могу комбиновати у колективној интеракцији.
Уградња оптичког резонатора у вакууму. Један атом рубидијума је заробљен између конусних огледала унутар држача. Фото: МПК
С друге стране, метода се развила уново истраживање, омогућава генерисање готово било којег броја уплетених фотона. Штавише, веома је ефикасан. То значи да се може применити у пракси у будућности. Тако су научници измерили настали ланац фотона и доказали његову ефикасност од 50%.
Скоро сваки други "притисак на дугме" на атомрубидијум је испоручио употребљиву светлосну честицу. У претходним експериментима, научници то нису могли постићи. Нови рад уклања дугогодишњу препреку скалабилном квантном рачунарству заснованом на мерењу, наглашавају научници.
Шта је следеће?
Сада запослени у МПК-у желе да реше још један проблемпроблем квантне будућности. На пример, сложене рачунске операције ће захтевати најмање два атома као изворе фотона у шупљини. „Већ радимо на решавању овог проблема“, објаснили су научници у саопштењу.
То су навели и сарадници Макса ПланкаТехнологија се може користити не само за квантно рачунање. На пример, биће користан у квантним комуникацијама — преношењу информација преко оптичког влакна са заштитом од прислушкивања. Због оптичких ефеката као што су расејање и апсорпција, светлост у оптичком влакну се „губи“ током ширења. Ово у великој мери ограничава раздаљину на којој се подаци могу пренети.
Опширније:
Сунчева пега величине Земље расте 10 пута за 2 дана: усмерена је на нас
Ово је "близанац" Земље у прошлости: јединствена планета-океан пронађена је недалеко од нас
Ајнштајн је поново био у праву: после пола века, физичари су доказали стабилност црних рупа