Kalifornijos technologijos instituto inžinieriai įrodė, kad atomai optinių ertmių ertmėse gali tapti viena iš pagrindinių kvantinio interneto veikimo technologijų. Tyrėjai paskelbė savo darbą žurnale „Nature“.
Kvantiniai tinklai sujungs kvantinius kompiuterius per specialią sistemą, kuri užtikrins ryšį tarp jų. Teoriškai kvantiniai kompiuteriai vieną dieną galės atlikti tam tikras funkcijas greičiau nei klasikinės skaičiavimo sistemos, naudodamiesi kvantinės mechanikos savybėmis, tokiomis kaip būsenų superpozicija, leidžianti kvantiniams bitams būti ir nuliui, ir vienu metu.
- „Salik.biz“
Kaip ir klasikinius kompiuterius, mokslininkai norėtų sujungti kelis kvantinius kompiuterius, kad būtų galima keistis duomenimis ir dirbti kartu - sukurti savotišką „kvantinį internetą“. Tai atvertų duris įvairioms programoms, įskaitant paskirstytą kvantinį kompiuterį ir šifruotus ryšius. Tačiau toks tinklas turi sugebėti perduoti informaciją iš vieno įrenginio į kitą nekeisdamas perduodamos informacijos kvantinių savybių.
Dabartinis modelis veikia taip: vienas atomas arba jonas veikia kaip kvadratas ir kaupia informaciją apie jo kvantines savybes, tokias kaip nugara. Norėdami perskaityti šią informaciją ir perkelti ją į kitą vietą, atomas turi būti sužadintas šviesos impulsu, sukeldamas jį spinduliuoti fotoną, kurio nugara yra įsipainiojusi į atomo sukinį ir yra lygi jam. Tada fotonas gali perduoti optinio pluošto kabeliu ilgą atstumą informaciją, susijusią su atomu. Bet tai padaryti yra sunkiau, nei atrodo. Dauguma atomų yra jautrūs magnetinių ir elektrinių laukų svyravimams, o tai lemia klaidų veikimą, remiantis jais pagrįstais prietaisais.
Norėdami išspręsti šią problemą, „Caltech“tyrėjai pastatė nanofotoninį rezonatorių - maždaug 10 mikronų ilgio lazdelę, kurios paviršiaus paviršiuje buvo išgraviruotas specialus raštas, pagamintą iš itrio ortovanadato kristalo. Tuomet mokslininkai į centrą įdėjo retųjų žemių metalo ytterbio Yb 3+ joną. Kai radiacija perduodama per tokį rezonatorių, ji kelis kartus praeina išilgai strypo ir galiausiai, praradusi pakankamai energijos, absorbuojama iterbio jonu. Autoriai taip pat parodė, kad ertmės medžiagoje keičia jonų aplinką, todėl skleidžiamas fotonas gali išlikti medžiagoje iki 99% laiko, o mokslininkai tuo tarpu gali įvertinti jo savybes.
Be to, iterbio jonai gali saugoti informaciją jų užpakalinėje dalyje 30 milisekundžių. To pakanka norint perduoti informaciją per kontinentinį JAV. Šiuo metu komanda sutelkia dėmesį į kvantinio tinklo elementų kūrimą. Tada jie tikisi išplėsti savo eksperimentus ir sujungti du kvantinius bitus toli vienas nuo kito.
Autorius: Nikita Shevtsev