Cercetătorii de la Universitatea Basel au realizat o avansare semnificativă în dezvoltarea elementelor de memorie cuantice. Aceste elemente de memorie au un rol crucial în viitorul rețelelor cuantice, care vor permite comunicarea și interconectivitatea sigură între tehnologiile cuantice. Cercetătorii, conduși de profesorul Philipp Treutlein, au reușit să construiască un element de memorie micro-fabricat care poate fi produs în masă, marcând un pas semnificativ către implementarea practică.
Rețelele cuantice se bazează pe elemente de memorie pentru a stoca și a dirija informația atunci când este necesar. Pentru a realiza acest lucru, cercetătorii au utilizat o mică celulă de sticlă conținând atomi ca element de memorie cuantică. Particulele de lumină, cunoscute sub numele de fotoni, sunt ideale pentru transmiterea informațiilor cuantice. Provocarea constă în stocarea precisă a stării cuantice a acestor fotoni și în conversia lor în forma originală după o anumită perioadă.
Într-un experiment anterior, cercetătorii au demonstrat stocarea reușită a fotonilor utilizând atomi de rubidiu într-o celulă de sticlă făcută manual. Cu toate acestea, pentru a îndeplini cerințele aplicațiilor practice, celulele trebuiau să fie mai mici și să poată fi produse în masă. Treutlein și echipa sa au abordat această problemă prin achiziționarea de celule mai mici din producția în masă a ceasurilor atomice.
Pentru a asigura un număr suficient de atomi de rubidiu pentru stocarea cuantică, în ciuda dimensiunii reduse a celulei, cercetătorii au utilizat diverse strategii. Au încălzit celula la 100 de grade Celsius pentru a crește presiunea de vapori, permițând un număr mai mare de atomi în interiorul celulei. În plus, a fost aplicat un câmp magnetic de 10.000 de ori mai puternic decât câmpul magnetic al Pământului pentru a deplasa nivelurile de energie atomice, facilitând stocarea cuantică a fotonilor utilizând fascicule laser. Această tehnică a permis stocarea fotonilor pentru aproximativ 100 de nanosecunde, echivalentul unei distanțe de 30 de metri parcursă de fotonii liberi.
Realizarea avansată a constat într-o memorie cuantică miniaturală pentru fotonii, capabilă de producție în masă. Treutlein evidențiază potențialul de a produce aproximativ 1000 de copii ale acestor elemente de memorie pe o singură lămină. În timp ce experimentul curent a implicat impulsuri laser puternic atenuate, cercetările viitoare urmăresc stocarea fotonilor individuali folosind aceste celule miniaturale.
Cercetătorii recunosc necesitatea unei optimizări suplimentare a formatului celulelor pentru a îmbunătăți durata de stocare a fotonilor, păstrând în același timp starea lor cuantică. Colaborând cu CSEM din Neuchatel, Treutlein are în vedere îmbunătățirea celulelor de sticlă și explorarea stocării fotonilor individuali în elementele lor miniaturale de memorie.
Această evoluție revoluționară ne apropie cu un pas de realizarea întregului potențial al rețelelor cuantice. Pe măsură ce cercetările continuă să avanseze, implementarea criptografiei cuantice și interconectarea computerelor cuantice devine din ce în ce mai realizabilă. Viitorul promite mult pentru această tehnologie transformatoare.