Raziskovalci z Univerze v Baselu so dosegli pomembno prebojno odkritje pri razvoju elementov kvantnega spomina. Ti spominski elementi igrajo ključno vlogo v prihodnosti kvantnih omrežij, ki bodo omogočala varno komunikacijo in povezovanje med kvantnimi tehnologijami. Raziskovalci, pod vodstvom profesorja Philippa Treutleina, so uspešno izdelali mikroizdelan spominski element, ki se lahko masovno proizvaja, kar predstavlja pomemben korak proti praktični uporabi.
Kvantna omrežja za svoje delovanje potrebujejo spominske elemente za shranjevanje in usmerjanje informacij po potrebi. Raziskovalci so za to uporabili majhno stekleno celico s atomi kot kvantni spominski element. Za prenos kvantnih informacij so idealne svetlobne delce, imenovane fotoni. Izziv pa je natančno shranjevanje kvantnega stanja teh fotonov ter njihova pretvorba nazaj v izvirno obliko po določenem času.
V prejšnjem poskusu so raziskovalci uspešno shranjevali fotone z uporabo rubidijevih atomov v ročno izdelani stekleni celici. Vendar pa so bili zahteve praktičnih aplikacij zahtevnejše – celice so morale biti manjše in sposobne masovne proizvodnje. Treutlein in njegova ekipa so to rešili tako, da so pridobili manjše celice iz masovne proizvodnje atomskih ur.
Za zagotovitev zadostnega števila rubidijevih atomov za kvantno shranjevanje kljub zmanjšani velikosti celic so raziskovalci uporabili različne strategije. Celico so segreli na 100 stopinj Celzija, da so povečali parno tlak, kar je omogočilo večje število atomov znotraj celice. Poleg tega so uporabili magnetno polje, ki je bilo 10.000-krat močnejše od Zemljinega magnetnega polja, da so premaknili atomarne energijske nivoje in olajšali kvantno shranjevanje fotonov z uporabo laserskih žarkov. S to tehniko so lahko fotone shranili približno 100 nanosekund, kar je enakovredno razdalji 30 metrov, ki jo prepotujejo prosti fotoni.
Pomemben dosežek je miniaturni kvantni spomin za fotone, ki omogoča masovno proizvodnjo. Treutlein izpostavlja potencial za izdelavo približno 1000 kopij teh spominskih elementov na eni plošči. Čeprav je bila v trenutnem poskusu uporabljena močno zmanjšana laserska svetloba, študije za prihodnost ciljajo na shranjevanje posameznih fotonov z uporabo teh miniaturnih celic.
Raziskovalci priznavajo potrebo po nadaljnji optimizaciji oblike celic, da bi izboljšali trajanje shranjevanja fotonov, hkrati pa ohranjali njihova kvantna stanja. V sodelovanju s CSEM v Neuchatelu si Treutlein prizadeva izboljšati steklene celice in raziskovati shranjevanje posameznih fotonov v njihovih miniaturnih spominskih elementih.
To prelomno odkritje nas približuje uresničitvi polnega potenciala kvantnih omrežij. Medtem ko se raziskave nadaljujejo, postaja uvedba kvantne kriptografije in povezovanje med kvantnimi računalniki vse bolj dosegljivo. Prihodnost obeta veliko za to preoblikovalno tehnologijo.