محققان دانشگاه بایسل پیشرفت قابل توجهی در توسعه عناصر حافظه کوانتومی داشته‌اند. این عناصر حافظه نقش حیاتی در آینده شبکه‌های کوانتومی دارند که امکان ارتباط امن و تعامل بین فناوری‌های کوانتومی را فراهم می‌کنند. محققان خلاق، به رهبری استاد فیلیپ تروتلاین، موفق به ساخت یک عنصر حافظه بسیار کوچک هسته‌ای شده‌اند که به صورت انبوه تولید می‌شود؛ این موفقیت، قدمی مهم در راستای پیاده‌سازی عملی است.
شبکه‌های کوانتومی به عناصر حافظه برای ذخیره و مسیریابی اطلاعات بستگی دارند. به منظور دستیابی به این هدف، محققان از یک سلول کوچک شیشه‌ای حاوی اتم‌ها به‌عنوان عنصر حافظه کوانتومی استفاده کردند. ذرات نوری که به عنوان فوتون‌ها شناخته می‌شوند، برای انتقال اطلاعات کوانتومی بسیار مناسب هستند. چالش در ذخیره دقیق حالت کوانتومی این فوتون‌ها و تبدیل آن‌ها به حالت اولیه آن‌ها پس از مدتی مشخص است.
در یک آزمایش قبلی، محققان با استفاده از اتم‌های روبیدیم در سلول شیشه‌ای دست‌ساز، موفق به ذخیره‌سازی فوتون شدند. با این حال، برای برآورده کردن نیازهای برنامه‌های عملی، سلول‌ها باید کوچکتر باشند و بتوان انبوهی از آن‌ها تولید کرد. تروتلاین و تیمش به دست‌آوردن این هدف با بهره‌گیری از سلول‌های کوچک تولید شده توسط ساعت‌های اتمی پرداختند.
برای اطمینان از داشتن تعداد کافی از اتم‌های روبیدیم برای ذخیره کوانتومی رغم کوچک شدن سلول، محققان از راهکارهای مختلف استفاده کردند. آن‌ها سلول را به دمای ۱۰۰ درجه سانتیگراد گرم کردند تا فشار بخار بیشتر شود و تعداد بیشتری از اتم‌ها در داخل سلول جای بگیرند. همچنین، از یک میدان مغناطیسی ۱۰ هزار برابر میدان مغناطیسی زمین برای تغییر سطوح انرژی اتم‌ها استفاده شد که ذخیره کوانتومی فوتون‌ها با استفاده از پرتابه‌های لیزر را آسان‌تر می‌کند. این تکنیک به ذخیره کوانتومی فوتون‌ها برای مدت حدود ۱۰۰ نانوثانیه، معادل مسافت سفر ۳۰ متر فوتون‌های آزاد می‌شود.
انجام شدن پژوهش پیچیده در قالب یک حافظه کوانتومی کوچک برای فوتون‌ها، که قابل تولید انبوه است، این موفقیت را به همراه داشت. تروتلاین به تولید حدود ۱۰۰۰ نسخه از این عناصر حافظه بر روی یک تراشه واحد اشاره کرده است. درحالیکه آزمایش فعلی با پرتو لیزر بسیار تنفسی شده انجام شد، پژوهش‌های آتی هدف دارند تا از این سلول‌های کوچک، برای ذخیره فوتون تک به تک استفاده کنند.
محققان نیاز به بهینه‌سازی فرمت سلول‌ها را به منظور افزایش مدت زمان ذخیره فوتون و حفظ حالت کوانتومی آن‌ها تأیید می‌کنند. تروتلاین با همکاری CSEM در نوشاتل، قصد دارد تا استقرار بسازنده اتمی را بهبود دهد و ذخیره فوتون‌های تکی را در عناصر حافظه کوچک خود سعی کند پژوهش کند.
این پیشرفت واقعاً مهم به ما یک قدم نزدیکتر به تحقق ظرفیت کامل شبکه‌های کوانتومی می‌نمایاند. همانطور که تحقیقات ادامه می‌یابد، پیاده‌سازی رمزنگاری کوانتومی و اتصال بین رایانش‌های کوانتومی به طور متقابل برای دستیابی به آینده‌ای روشن واقع می‌شود. آینده به این تکنولوژی تحولی واقعاً واعده دارد.
The source of the article is from the blog elperiodicodearanjuez.es