Fenomen i kvantvärlden, som ofta verkar bisarra, har länge använts inom tekniken. Till exempel,
Vad är problemet?
Men för att kunna använda en kvantdator till sin fulla potential måste alla intrasslade partiklar samverka. Vi pratar om de grundläggande elementen för beräkningar - qubits.
Fotoner - partiklar - är idealiska för detta.Sveta. Poängen är att de är ganska "starka" av naturen och är lätta att manipulera. Nu är forskare vid Max Planck Institute of Quantum Optics (MPQ) i Garching närmare att göra fotoner lämpliga för praktiskt arbete, som kvantberäkning. Forskare har genererat 14 intrasslade fotoner på ett specifikt sätt med hög effektivitet.
Hur var experimentet?
Det speciella med det nya experimentet är detForskare använde en enda atom för att sända ut fotoner och "fläta ihop" dem på ett specifikt sätt. För att göra detta placerade forskare vid Max Planck Institute en rubidiumatom i mitten av en optisk resonator - ett slags "ekokammare" för elektromagnetiska vågor.
Experimentell uppställning med en vakuumkammare på ett optiskt bord. Foto: MPQ
Med hjälp av laserstrålning av en vissfrekvenser som de exakt bestämde atomens tillstånd. Med hjälp av det extra momentet orsakade forskarna också medvetet utsläppet av en foton, som är associerad med atomens kvanttillstånd.
Under experimentet upprepade forskarna dettaprocess flera gånger. I intervallen manipulerades atomen på ett visst sätt - med andra ord "roterades". På detta sätt skapade fysiker en kedja av 14 ljuspartiklar, som trasslade in sig med varandra på grund av atomernas rotation och fördes in i det önskade tillståndet.
För närvarande är 14 sammankopplade ljuspartiklar det största antalet intrasslade fotoner som hittills har genererats i laboratoriet.
Två möjligheter med den nya metoden
Men inte bara antalet intrasslade fotoner är mycket viktigt för utvecklingen av kraftfulla kvantdatorer – sättet de genereras på skiljer sig också mycket från konventionella metoder.
"Sedan kedjan av fotoner uppstodfrån en enda atom skulle den kunna produceras på ett deterministiskt sätt”, förklarar forskarna i ett pressmeddelande för den nya studien. Det betyder att i princip varje puls faktiskt levererar en foton "på plats" med önskade egenskaper.
Fram till nu är intrasslingen av dessa partiklar vanligtvisförekom i speciella olinjära kristaller. Problemet är att där ljuspartiklar genereras slumpmässigt och inte kan kontrolleras. Som ett resultat begränsar detta antalet partiklar som kan kombineras i en kollektiv interaktion.
Installation av en optisk resonator i vakuum. En enda rubidiumatom är fångad mellan koniska speglar inuti hållaren. Foto: MPQ
Å andra sidan utvecklades metoden iny forskning, gör det möjligt att generera praktiskt taget hur många intrasslade fotoner som helst. Dessutom är det väldigt effektivt. Det innebär att det kan tillämpas i praktiken i framtiden. Således mätte forskare den resulterande kedjan av fotoner och bevisade dess effektivitet på 50 procent.
Nästan varannan "knapptryckning" på en atomrubidium levererade en användbar lätt partikel. I tidigare experiment kunde forskarna inte uppnå detta. Det nya arbetet tar bort ett långvarigt hinder för skalbar mätningsbaserad kvantberäkning, betonar forskarna.
Vad är nästa?
Nu vill MPQ-anställda lösa ytterligare ett problemproblemet med kvantframtiden. Till exempel kommer komplexa beräkningsoperationer att kräva minst två atomer som fotonkällor i kaviteten. "Vi arbetar redan med att lösa det här problemet," förklarade forskarna i ett uttalande.
Max Plancks medarbetare uppgav också detTekniken kan användas inte bara för kvantberäkning. Det kommer till exempel att vara användbart i kvantkommunikation – överföring av information över optisk fiber med skydd mot avlyssning. På grund av optiska effekter som spridning och absorption "försvinner" ljus i optisk fiber under fortplantningen. Detta begränsar avsevärt avståndet över vilket data kan överföras.
Läs mer:
Solfläck i jordstorlek växer 10 gånger på 2 dagar: den är riktad mot oss
Detta är jordens "tvilling" i det förflutna: ett unikt planet-hav hittades inte långt från oss
Einstein hade rätt igen: efter ett halvt sekel bevisade fysiker stabiliteten hos svarta hål