Naukowcy Max Planck Institute of Quantum Optics (MPQ) dokonali przełomu w kwantowej komunikacji. Zbudowali pierwszą, prostą sieć kwantową, która umożliwia wymianę informacji między pojedynczymi atomami za pośrednictwem kwantów światła, fotonów. Doniesienia w tej sprawie opublikowało w najnowszym numerze czasopismo “Nature”. Sukces ten może przyspieszyć prace nad budową kwantowych komputerów.

Kwantowa transmisja

Budowa sieci kwantowych daje nadzieje na stworzenie bezpiecznych łączy komputerowych, które uniemożliwią przechwycenie danych. Informacje przekazywane w sposób kwantowy są niezmiernie wrażliwe, nie można ich skopiować. Do ich przesyłania potrzebne są jednak szczególne węzły, umożliwiające przetwarzanie informacji na postać kwantową i odwrotnie. Takie węzły muszą zapewnić odpowiednio silne oddziaływanie między atomem a fotonem.

Naukowcy z MPQ zrealizowali właśnie projekt, w którym pojedynczy atom zostaje umieszczony w pułapce optycznej, między dwoma zwierciadłami. Utrzymuje się go tam przy pomocy wiązki lasera. Foton emitowany przez taki atom może być w kontrolowany sposób skierowany do kolejnego węzła. Z kolei foton wpadający do pułapki może się odbić od zwierciadeł kilka tysięcy razy, co znacznie zwiększa jego oddziaływanie z atomem i umożliwia jego pochłonięcie.

Badaczom udało się w takim układzie przechować informację pochodzącą od jednego fotonu i po określonym czasie przekazać ją dalej z pomocą innego fotonu. W dalszym etapie eksperymentu przekazano informację między dwiema takimi pułapkami, oddalonymi od siebie o 21 metrów i połączonymi 60-metrowym światłowodem.

Atom A “przechowuje” informację w postaci superpozycji dwóch stanów energetycznych. Emitowany pod wpływem impulsu lasera foton “przenosi” ją w postaci swej polaryzacji. Po pochłonięciu fotonu przez atom B, informacja zapisuje się w postaci superpozycji jego stanów energetycznych. Atom A jest wtedy gotowy do pochłonięcia kolejnego fotonu z informacją, atom B zaś może przekazać informację do kolejnego węzła za pośrednictwem nowego emitowanego fotonu.

 

Schemat prostej sieci kwantowej   /Rys. Andreas Neuzner, MPQ

Źródło: scientificamerican.com, science.slashdot.org, techland.time.com, rmf24.pl

Polecane: