Најновата теорија за „ловење“ светлосни честички со придобивки во развојот на квантните компјутери

Spread the love

Квантните компјутери, коишто користат светлосни честички (фотони) наместо електрони за пренос и обработка на податоци, нудат огромни ветувања во новата ера на научни истражувања. Во таа ера, времето потребно за пронаоѓање животоспасувачки лекови и нови технологии, ќе биде значително пократко.

Фотоните се прилично ветувачки во поглед на развојот на квантните компјутери, бидејќи тие можат да се шират на долги растојанија без притоа да претрпат загуба на информациите. Но, проблемот е нивната чувствителност и подложност на декохеренција кога се складираат во материја.

Затоа, истражувачите што се дел од „Photonics Initiative“ при Advanced Science Research Center (ASRC) дел од CUNY Graduate Center во Њујорк, развиле нов протокол за складирање и испуштање на единечен фотон во т.н. вкоренета „eigenstate“ — квантна состојба којашто може да се нарече и „чиста“ состојба, каде што фотонот речиси избегнува загуба и декохеренција. Овој нов протокол, детално опишан во тековното издание на журналот Optica, има за цел напредок во развојот на квантните компјутери.

„Целта е складирање и испуштање на единечни фотони по потреба, истовремено гарантирајќи стабилност на податоците“, вели Андреа Алу, основачкиот директор на „ASRC Photonics Initiative“ и професор по физика во The Graduate Center. „Со нашата работа демонстриравме дека е возможно да се ‘улови’ и зачува единечен фотон во ‘отворена шуплина’, каде што тој таму останува сè додека не му се даде сигнал со друг фотон дека може да продолжи да се шири“.

Со цел развој на таквата теорија, истражувачкиот тим употребил техники на квантна електродинамика. Тимот испитувал систем составен од атом и шуплина — делумно отворена шуплина којашто вообичаено дозволува светлината што влегува во системот да излезе и брзо да биде изгубена. Истражувачкиот тим покажал дека во одредени услови, феноменот на деструктивна интерференца може да спречи излегување на светлината и да овозможи единечниот фотон да остане во системот на неодредено време.

Оваа вкоренета „eigenstate“-состојба може да биде од голема помош за складирање информации без деградација, но исто така затворената природа на таквата заштитена состојба создава бариера од надворешни дразби, така што во системот не можат да влегуваат единечни фотони. Истражувачкиот тим го надминал таквото ограничување со истовремено „надразнување“ на системот со два или повеќе фотони.

„Предложивме систем, којшто кога е дразнет со единечен фотон, дејствува како затворена кутија, но којшто се отвара многу ефикасно кога е ‘погоден’ со два или повеќе фотони“, вели Мишел Котруфо, првиот автор на трудот и постодокторант како дел од „ASRC Photonics Initiative“. „Нашата теорија покажува дека фотоните може ефективно да се вбризгуваат во затворен систем. Притоа, еден фотон се губи, а другиот влегува во системот кога системот се затвора. Складираниот фотон има потенцијал да биде зачуван во системот на неодредено време.“

Во реалистичните системи, дополнителните несовршености спречуваат совршено затворање на фотоните, но пресметките на истражувачкиот тим покажуваат дека нивниот протокол ги надминува сите претходни решенија засновани врз единечна шуплина.

Авторите покажале и дека складираниот надразнет фотон потоа може да се испушта по потреба со испраќање на втор пулс на фотони.

Наодите на тимот имаат потенцијал да понудат решение за критичните предвизици што ги претставуваат квантните компјутери, вклучувајќи го генерирањето испреплетени фотонски состојби и квантни мемории. Групата сега е посветена на истражување на начини за експериментална верификација на нивната теоретска работа.

(Visited 31 times, 1 visits today)