Inženirji s kalifornijskega tehnološkega inštituta so pokazali, da lahko atomi v votlinah optičnih votlin postanejo ena glavnih tehnologij za delovanje kvantnega interneta. Raziskovalci so svoje delo objavili v reviji Nature.
Kvantna omrežja bodo kvantne računalnike povezovala prek posebnega sistema, ki bo zagotavljal povezavo med njimi. Teoretično bodo kvantni računalniki nekega dne lahko opravljali določene funkcije hitreje kot klasični računalniški sistemi z uporabo lastnosti kvantne mehanike, kot je superpozicija stanj, ki omogoča, da so kvantni biti hkrati nič in ena hkrati.
Tako kot pri klasičnih računalnikih bi tudi znanstveniki radi povezali več kvantnih računalnikov, da bi izmenjali podatke in sodelovali - ustvarili nekakšen "kvantni internet." To bi odprlo vrata različnim aplikacijam, vključno s porazdeljenim kvantnim računanjem in šifrirano komunikacijo. Vendar mora takšno omrežje imeti možnost prenosa informacij med dvema napravama, ne da bi spremenilo kvantne lastnosti poslanih informacij.
Trenutni model deluje tako: En atom ali ion deluje kot qubit in shranjuje podatke o svoji kvantni lastnosti, kot je spin. Če želite prebrati te informacije in jih prenesti na drug kraj, mora atom vzbujati s svetlobnim impulzom, zaradi česar oddaja foton, katerega spin je zapleten s spinom atoma in je enak njemu. Foton lahko nato preko kabla optičnih vlaken prenaša informacije, povezane z atomom, na dolge razdalje. A to je težje, kot se sliši. Večina atomov je občutljiva na nihanja magnetnega in električnega polja, kar vodi v napake pri delovanju naprav, ki temeljijo na njih.
Da bi premagali to težavo, so Caltech raziskovalci zgradili nanofotonski resonator - palico, dolgo približno 10 mikronov, s posebnim vzorcem, ki je bil vrezan na njeni površini, narejen iz kristala ortovananada iz itrija. Nato so znanstveniki v središče postavili ion redke kovine itterbij Yb 3+. Ko sevanje prenaša skozi tak resonator, prehaja večkrat vzdolž palice in na koncu, ko izgubi dovolj energije, absorbira terterjev ion. Avtorji so tudi pokazali, da votline v materialu spreminjajo okolje iona, zaradi česar lahko izpuščeni foton v materialu ostane do 99% časa, znanstveniki pa lahko medtem izmerijo njegove lastnosti.
Poleg tega so terterjevi ioni sposobni shranjevati podatke v hrbet 30 milisekund. To je dovolj za prenos informacij po celinskih državah ZDA. Skupina je trenutno osredotočena na ustvarjanje gradnikov kvantne mreže. Nato upajo, da bodo razširili svoje poskuse in povezali dva kvantna bitja narazen.
Avtor: Nikita Shevtsev