バーゼル大学の研究者たちは、量子メモリ要素の開発において重要な突破口をもたらしました。これらのメモリ要素は、量子技術間の安全な通信と相互接続を可能にする量子ネットワークの将来において重要な役割を果たします。フィリップ・トロイトライン教授率いる研究者たちは、実用化に向けた重要な一歩として、大量生産が可能なマイクロファブリケーションされたメモリ要素を成功裏に構築しました。
量子ネットワークでは、情報の保持とルーティングにメモリ要素が必要です。そのため、研究者たちは、光子として知られる光の粒子をその量子メモリ要素として、微小なガラスセルを利用しました。量子情報の伝達には、光子が理想的です。課題は、これらの光子の量子状態を正確に保存し、一定の時間が経過した後に元の形に戻すことです。
以前の実験では、研究者たちは手作りのガラスセル内のスロウリウム原子を使用した光子の保存に成功しました。しかし、実用化の要件を満たすためには、セルを小型化し、大量生産が可能である必要がありました。そこで、トロイトライン教授と彼のチームは、原子時計の大量生産から小型のセルを取得することでこれに対応しました。
セルのサイズを縮小しながら量子メモリのために十分な数のスロウリウム原子を確保するために、研究者たちはさまざまな戦略を用いました。セルを100度に加熱して蒸気圧を増加させることで、セル内により多くの原子を持たせることができました。さらに、地球の磁場の10,000倍強い磁場をかけることで、原子のエネルギーレベルを変化させ、レーザービームを使用して光子の量子保存を容易にしました。この技術により、自由な光子が移動する30メートルに相当する約100ナノ秒間光子を保存することができました。
この画期的な成果は、大量生産が可能な光子のための小型量子メモリとして現れました。トロイトライン教授は、これらのメモリ要素を1枚のウェハ上で約1000個のコピーを生産する可能性を強調しています。現在の実験では大幅に減衰したレーザーパルスが使用されていますが、将来の研究では、これらの小型セルを使用して単一の光子を保存することを目指しています。
研究者たちは、セルの形式をさらに最適化し、光子の保存期間を向上させつつその量子状態を維持するために必要な改良の必要性を認識しています。トロイトライン教授は、ヌーシャテルのCSEMと協力し、ガラスセルの改良と小型メモリ要素への単一光子の保存について研究を進めることを目指しています。
この画期的な進展により、私たちは量子ネットワークの真の潜在能力の実現に一歩近づきました。研究が進むにつれて、量子暗号と量子コンピュータの相互接続の実現がますます可能になってきます。この革新的な技術には、大いなる約束が込められています。
The source of the article is from the blog kunsthuisoaleer.nl