Baselin yliopiston tutkijat ovat saavuttaneet merkittävän läpimurron kvanttimuistielementtien kehityksessä. Nämä muistielementit ovat keskeisessä asemassa kvanttiverkkojen tulevaisuudessa, mahdollistaen turvallisen viestinnän ja yhteydenpidon kvanttiteknologioiden välillä. Tutkijat, joita johtaa professori Philipp Treutlein, ovat onnistuneesti rakentaneet mikrovalmistetun muistielementin, jota voidaan massatuottaa, mikä merkitsee merkittävää edistysaskelta käytännön toteuttamisessa.
Kvanttiverkot luottavat muistielementteihin tiedon säilyttämiseen ja ohjaamiseen tarpeen mukaan. Tutkijat hyödynsivät tätä varten pientä lasisäiliötä, joka sisältää atomit kvanttimuistielementtinä. Valohiukkaset, jotka tunnetaan fotoneina, ovat ihanteellisia kvanttitiedon siirrossa. Haasteena on tarkasti säilyttää näiden fotonien kvanttisäätö ja muuntaa ne takaisin alkuperäiseen muotoonsa tietyn ajan kuluttua.
Aikaisemmassa kokeessa tutkijat osoittivat onnistuneen fotonin säilyttämisen käyttäen rubidiumatomeja käsintehdyssä lasisäiliössä. Kuitenkin käytännön sovellusten vaatimusten täyttämiseksi solujen piti olla pienempiä ja massatuotettavissa. Treutlein ja hänen tiiminsä ratkaisivat tämän hankkimalla pienempiä soluja atomikellojen massatuotannosta.
Varmistaakseen riittävän rubidiumatomien määrän kvanttimuistoon, vaikka solun koko oli pienentynyt, tutkijat käyttivät erilaisia strategioita. He lämmittivät solua 100 celsiusasteeseen lisätäkseen höyrynpainetta, mikä mahdollisti suuremman määrän atomeja solussa. Lisäksi he käyttivät magneettikenttää, joka oli 10 000 kertaa voimakkaampi kuin maan magneettikenttä, siirtämään atomien energiatasoja ja helpottamaan fotonien kvanttimuistia lasersäteiden avulla. Tämä tekniikka mahdollisti fotonien säilyttämisen noin 100 nanosekunnin ajan, mikä vastaa 30 metrin etäisyyttä, jonka vapaat fotonit matkustavat.
Läpimurto saavutettiin miniatyyrisen kvanttimuistin muodossa fotoneille, jota voidaan massatuottaa. Treutlein korostaa mahdollisuutta tuottaa noin 1000 kopiota näistä muistielementeistä yhdelle piikiekolle. Vaikka nykyinen koe toteutettiin voimakkaasti vaimennetuilla lasersäteillä, tulevaisuuden tutkimus tähtää yksittäisten fotonien säilyttämiseen näillä miniatyyrisoluilla.
Tutkijat tunnustavat solujen rakenteen edelleen optimoinnin tarpeen, jotta fotonien säilytysaikaa voidaan pidentää samalla säilyttäen niiden kvanttisäädön. Yhteistyössä Neuchatelin CSEM:n kanssa Treutlein pyrkii parantamaan lasisoluja ja tutkimaan yksittäisten fotonien säilyttämistä miniatyyri-muistielementeissään.
Tämä mullistava kehitys vie meitä askeleen lähemmäksi kvanttiverkkojen täyttä potentiaalia. Tutkimuksen jatkuessa kvanttikryptografian toteuttaminen ja kvanttitietokoneiden välinen yhteydenpito tulee entistä saavutettavammaksi. Tulevaisuus pitää suuria lupauksia tälle vallankumoukselliselle teknologialle.
The source of the article is from the blog exofeed.nl