Stvaranjem kvalitetnih fotona korak bliže kvantnom “internetu”

Stvaranje kvantne mreže jedan je od najvećih izazova moderne fizike. Sada nam istraživači pokazuju kako se fotoni mogu stvoriti iz solid-state čipova što nas je još jedan korak približilo kvantnom “internetu”.

fotoni(Credit: Mete Atature)

Broj tranzistora na mikroprocesorima se značajno povećava svake godine. Ako se ovakav trend nastavi morat će se u obzir uzeti i kvantna mehanika za razvoj još boljih mikročipova. Razvoj rasprostranjene kvantne mreže je cilj mnogih istraživača današnjice.

Solid-state elektronički sustavi su uređaji izrađeni u potpunosti od čvrstih materijala u kojima su elektroni, ili neki drugi nositelji naboja, u potpunosti ograničeni unutar tog materijala. Velik se broj solid-state sustava istražuje kako bi se potencijalno iskoristili za kvantne bitove (engl. qubits). Jedan kvantni bit je napravljen od poluvodiča nanokristala koji je ugrađen u čip i može se kontrolirati elektro-optički.

Fotoni će se koristiti kao glavni nositelji informacija u kvantnoj mreži. Prvo, zato što pouzdano mogu prenijeti informaciju na velike udaljenosti, a drugo, zato što bi mogli imati ulogu u kvantnim logičkim operacijama.

Nažalost, kvaliteta fotona generiranih iz solid-state kvantnih bitova može biti niska zbog dekoherencije u materijalu. Ako su svi emitirani fotoni međusobno različiti tada razvijanje kvantne mreže nailazi na ozbiljan problem. Fotoni moraju biti identični kako bi računalo moglo iskoristiti fenomene kao što je npr. interferencija.

Sada su istraživači s Cavendish laboratorija na Cambridgeu uspjeli koristiti nove tehnike da proizvedu fotone koji imaju željena svojstva i po kvaliteti su slični onima u laseru. Kao izvor fotona napravili su uređaj s poluvodičem i Schottky diodom koja sadrži individualne kvantne bitove. Prijenos kvantnih bitova je korišten za generiranje fotona pomoću rezonantne fluorescencije, a to je tehnika koju je prethodno demonstrirao isti tim ljudi.

Uslijed slabe pobude, poznatije kao Heitler režim, način na koji se fotoni stvaraju je uslijed elastičnog raspršenja. Na ovaj način je dekoherencija izbjegnuta u potpunosti. Uspoređujući dobivene fotone s onima iz lasera došli su do saznanja kako su oni zapravo identični. S ovim će otkrićem u buduće moći stvarati fotone željenih svojstava i kontrolirati ih bez straha da će izgubiti svojstva potrebna za korištenje u kvantnim računalima.

„Naši rezultati potvrđuju da kvantni bitovi u kvantnoj mreži mogu putem fotona dijeliti programabilnu vezu koja je oslobođena štetnih svojstava koje imaju čipovi. Stoga, sposobnost da se generira kvantna isprepletenost i da se provede kvantna teleportacija između udaljenih kvantnih bitova je samo pitanje vremena“, kaže voditelj istraživanja Dr. Mete Atature.

Izvor: University of Cambridge

Izvor: http://znanost.geek.hr/clanak/stvaranjem-kvalitetnih-fotona-korak-blize-kvantnom-internetu/#ixzz2PI3lNzEI

Leave a Comment