Inženjeri s Kalifornijskog tehnološkog instituta pokazali su da atomi u šupljinama optičkih šupljina mogu postati jedna od glavnih tehnologija za funkcioniranje kvantnog interneta. Istraživači su svoj rad objavili u časopisu Nature.
Kvantne mreže povezati će kvantna računala putem posebnog sustava koji će osigurati vezu između njih. Teoretski, kvantna računala jednoga će dana moći obavljati određene funkcije brže od klasičnih računalnih sustava koristeći svojstva kvantne mehanike, poput superpozicije stanja, koja omogućuje da kvantni bitovi budu istovremeno i nula, a jedan.
Kao i kod klasičnih računala, znanstvenici bi željeli povezati više kvantnih računala kako bi razmjenjivali podatke i radili zajedno - da bi stvorili neku vrstu "kvantnog interneta". Ovo bi otvorilo vrata za razne aplikacije, uključujući raspodijeljeno kvantno računanje i šifriranu komunikaciju. Međutim, takva mreža mora biti u mogućnosti prenijeti informacije između dva uređaja bez promjene kvantnih svojstava prenesene informacije.
Trenutni model djeluje na ovaj način: Jedan atom ili ion djeluje poput qubita i pohranjuje podatke o svom kvantnom svojstvu, poput spina. Da bi pročitao ovu informaciju i prenio je na drugo mjesto, atom mora biti uzbuđen pulsom svjetlosti, uzrokujući da emitira foton čiji se spin isprepliće s spin atoma i jednak mu je. Foton tada može prenositi informacije povezane s atomom na velike udaljenosti preko kabela optičkih vlakana. Ali to je teže nego što zvuči. Većina atoma osjetljiva je na fluktuacije magnetskog i električnog polja, što dovodi do pogrešaka u radu uređaja na njima.
Kako bi riješili taj problem, istraživači Caltech-a izgradili su nanofotonski rezonator - štap dugačak oko 10 mikrona s posebnim uzorkom urezanom na površini, izrađenim od kristala ortovananada-itrija. Tada su znanstvenici u sredinu postavili ion rijetko metalnog metala Yb 3+. Kada se zračenje prenosi takvim rezonatorom, ono prolazi nekoliko puta duž štapa i, u konačnici, izgubivši dovoljno energije, apsorbira se terterijev ion. Autori su također pokazali da šupljine u materijalu mijenjaju ion u okruženju, tako da emitirani foton može ostati u materiji do 99% vremena, a znanstvenici u međuvremenu mogu mjeriti njegova svojstva.
Pored toga, yterbijum ioni mogu pohraniti podatke u leđa 30 milisekundi. To je dovoljno za prijenos informacija širom kontinentalnog dijela Sjedinjenih Država. Tim se trenutno fokusira na stvaranju blokova kvantne mreže. Tada se nadaju da će proširiti svoje eksperimente i povezati dva kvantna bita daleko jedan od drugog.
Autor: Nikita Shevtsev