Inginerii de la Institutul de Tehnologie din California au arătat că atomii din cavitățile cavităților optice pot deveni una dintre principalele tehnologii pentru funcționarea Internetului cuantic. Cercetătorii și-au publicat lucrările în revista Nature.
Rețelele cuantice vor conecta calculatoarele cuantice printr-un sistem special care va asigura o conexiune între ele. În teorie, computerele cuantice vor putea într-o zi să îndeplinească anumite funcții mai repede decât sistemele de calcul clasice, folosind proprietăți ale mecanicii cuantice, cum ar fi suprapunerea de stări, ceea ce permite ca biții cuantici să fie atât zero cât și unul în același timp.
Ca și în cazul computerelor clasice, oamenii de știință ar dori să conecteze mai multe calculatoare cuantice pentru a schimba date și a lucra împreună - pentru a crea un fel de „internet cuantic”. Acest lucru ar deschide ușa către o varietate de aplicații, incluzând calculul cuantic distribuit și comunicațiile criptate. Cu toate acestea, o astfel de rețea trebuie să poată transfera informații între două dispozitive fără a modifica proprietățile cuantice ale informațiilor transmise.
Modelul actual funcționează astfel: un atom sau ion acționează ca un qubit și stochează informații despre proprietatea sa cuantică, cum ar fi spinul. Pentru a citi aceste informații și a le transfera într-un alt loc, atomul trebuie să fie excitat cu un puls de lumină, determinându-l să emită un foton al cărui spin este legat de spinul atomului și este egal cu acesta. Fotonul poate transmite apoi informații asociate cu atomul pe o distanță lungă pe un cablu de fibră optică. Dar a face asta este mai greu decât pare. Majoritatea atomilor sunt sensibili la fluctuațiile câmpurilor magnetice și electrice, ceea ce duce la erori în funcționarea dispozitivelor bazate pe acestea.
Pentru a depăși această problemă, cercetătorii Caltech au construit un rezonator nanofotonic - o tijă lungă de aproximativ 10 microni, cu un model special gravat pe suprafața sa, realizat dintr-un cristal de ortovanadat de ytriu. Apoi, oamenii de știință au așezat în centru un ion din ytterbiu Yb 3+ din metale rare. Când radiația este transmisă printr-un astfel de rezonator, ea trece de mai multe ori de-a lungul tijei și, în cele din urmă, după ce a pierdut suficientă energie, este absorbită de ionul de ytterbiu. Autorii au arătat, de asemenea, că cavitățile din material modifică mediul ionului, astfel încât fotonul emis poate rămâne în material până la 99% din timp, în timp ce oamenii de știință pot măsura proprietățile acestuia.
În plus, ionii de ytterbiu sunt capabili să stocheze informații în spate timp de 30 de milisecunde. Acest lucru este suficient pentru a transmite informații pe teritoriul Statelor Unite continentale. În prezent echipa este concentrată pe crearea blocurilor de construcții ale unei rețele cuantice. Ei speră apoi să-și extindă experimentele și să conecteze cei doi biți cuantici la distanță.
Autor: Nikita Shevtsev
