Egy európai kutatócsoport – a brit Imperial College és Southamptoni Egyetem, illetve a német Stuttgarti Egyetem és a Wurzburgi Egyetem tudósai – olyan eszközt fejlesztett ki, amely képes tárolni a kvantumpontokat és onnan adatokat lehívni.Az eszközben létrehozott kvantumpontokat egy kvantummemória-rendszeren vezették át, amely rubídiumatomok segítségével tárolja az adatokat. A fejlesztés a világon elsőként tárolt és hívott le adatokat kvantumszámítógépekről, ami óriási lépést jelenthet a „kvantuminternet” kiépítése felé.
A ma épített kvantumszámítógépek már messze megelőzik bináris társaikat, és még jobbak lesznek, ha a feldolgozó és hibajavító csomagokba több kvantumbitet tesznek. Mindezek az előrelépések azonban semmit sem jelenthetnek, ha a tudósok nem tudják megbízhatóan továbbítani a kvantumadatokat egy hálózaton keresztül. Érdekes módon a kvantumadatok természetükből adódóan hajlamosak arra is, hogy elvesznek, ha nagy távolságokra továbbítják őket.
A tudósok ezért keresik a módját annak, hogy a hálózatot kisebb szegmensekre osszák, és összekapcsolják őket, hogy ugyanazt a kvantumállapotot osszák meg egymással. A modern kommunikációs hálózatok, amelyek internetes adatokat továbbítanak, szintén ugyanezzel a problémával küzdenek. Ezért a hálózatokat ismétlőkkel vagy erősítőkkel látják el, amelyek leolvassák és felerősítik a jelet, hogy az nagy távolságokon keresztül is sértetlen maradjon.
Kvantuminformáció továbbítása
A klasszikus átjátszók azonban nem használhatók kvantumadatokkal, mivel bármilyen olvasási vagy másolási kísérlet megsemmisítené azokat. Ezért a kvantuminformációkat a hálózaton belül kell tárolni és előhívni, hogy az adatokat nagy távolságokon keresztül továbbítani lehessen, amihez kvantummemória-eszközre van szükség. A kvantuminformáció megosztásának egyik megközelítése az összefonódott fotonok használata. Mivel a részecskék összefonódtak, nem lehet megérteni az egyik részecskét a másik megértése nélkül. Az összefonódott fotonok nagy távolságokon keresztüli megosztásához azonban két eszközre van szükség: az egyik az átviteli hálózaton keresztül létrehozza, tárolja és lekérdezi őket.
A tudósok már próbálkoztak a kvantumpontos eszközök létrehozásával, de az összefonódott fotonok igény szerinti előállítása és a tárolásukra alkalmas, kompatibilis kvantummemória kifejlesztése továbbra is kihívást jelentett. Ez főként azért volt így, mert a fotonok létrehozására és tárolására használt eszközök különböző hullámhosszakat használtak, ami megnehezítette a kapcsolódásukat.
Most egyetlen hullamhosszt használtak a kutatók úgy, hogy az eszközben keletkezett, kvantumpontoknak nevezett, nem összefonódott fotonokat egy kvantummemória-rendszeren vezették át, amely rubídiumatomok segítségével tárolta őket. A memóriát egy lézerrel kapcsolták be és ki, és igény szerint felszabadították a fotonokat. Ennél is fontosabb, hogy az eszköz által használt hullámhossz kompatibilis a világot ma összekötő optikai infrastruktúrával, így könnyebb lesz a telepítése, amikor a kvantumszámítógépek készen állnak a bevezetésre.
A tudósok a rendszer továbbfejlesztését tervezik a méretének csökkentésével és a fotonok tárolásának időtartamának növelésével.
Forrás: Interesting Engineering
Borítókép: Imperial
