Polscy naukowcy skonstruowali urządzenie do konwersji informacji kwantowej
Naukowcy z założonego przez Uniwersytet Warszawski i Uniwersytet Oksfordzki Centrum Optycznych Technologii Kwantowych QOT zbudowali urządzenie, które dokonuje konwersji informacji kwantowej pomiędzy pojedynczymi fotonami mikrofalowymi a fotonami optycznymi. Nowa technologia może znaleźć zastosowanie podczas budowy kwantowego internetu i astronomii mikrofalowej.
Przyszłe kwantowe systemy informatyczne będą potrzebowały możliwości konwersji informacji pomiędzy różnymi urządzeniami. Na przykład takimi pracującymi z fotonami optycznymi, a takimi pracującymi z fotonami z zakresu mikrofal. Operacje na pojedyncznych fotonach są trudne. Urządzenia, które je wykonują muszą działać z olbrzymią precyzją i nie powinni podczas konwersji informacji wprowadzać do niej zakłóceń. Dodatkowym problemem jest fakt, że fotony optyczne mają 10 000 razy większą energię niż fotony mikrofalowe. Niewiele ośrodków może jednocześnie pracować z jednymi i drugimi. W przyszłości możemy zaś mieć komputery kwantowe wykorzystujące mikrofale, a informacje pomiędzy nimi będą przesyłane za pomocą fotonów optycznych, gdyż przesyłanie na duże odległości fotonów kwantowych stanowi problem. Zatem potrzebne będzie tutaj urządzenie konwertujące informacje z fotonów mikrofalowych na optyczne i z powrotem.
Z fotonami optycznymi i mikrofalowymi mogą oddziaływać atomy rydbergowskie. Można je uzyskać poprzez wzbudzenie elektronu walencyjnego za pomocą lasera. W ten sposób np. atom rubidu zwiększa swój rozmiar tysiąckrotnie i staje się bardzo czuły na promieniowanie mikrofalowe.
Już wcześniej specjaliści pokazywali, jak dokonać konwersji mikrofalowo-optycznej w atomach rydbergowskich, jednak zaprezentowane techniki działały jedynie w niskich temperaturach dla laserowo schładzanych atomów w skomplikowanych pułapkach magnetooptycznych. Polscy uczeni jako pierwsi dowiedli, że konwersja taka może zajść również w temperaturze pokojowej dla swobodnego gazu atomowego zamkniętego w szklanej komórce. W ten sposób znacząco uprościli budowę całego układu, co pozwoli na jego miniaturyzację. Zaprezentowany przez nich system charakteryzuje się ponadto wyjątkowo niskim poziomem zakłóceń, dzięki czemu można pracować na pojedynczych fotonach. Jakby tego było mało, wynalazek z Uniwersytetu Warszawskiego może pracować bez przerwy. Nie wymaga bowiem specjalnego przygotowania atomów, co w innych technikach zabierało nawet 99% czasu pracy urządzenia.
Ze szczegółami badań można zapoznać się na łamach Nature Photonics.
Komentarze (0)