Unijni naukowcy odnoszą kwantowy sukces :: Artykuły / Polski Serwis Naukowy

Polecamy również:

Naukowcy rzucają światło na szczególny stan hipnotyczny

W fokarium w Helu przyszły na świat dwie foki szare

Projekt unijny impulsem do rozwoju sieci światłowodowej

Pięć państw członkowskich zapala zielone światło dla ochrony informacji biologicznych

Naukowcy unijni opracowują nową technologię światłowodów z tworzywa sztucznego

Sieci komunikacji kwantowej znajdują się wysoko pośród priorytetów europejskich, ze szczególnym naciskiem na pamięć kwantową i przechowywanie informacji. Zespół naukowców z Danii sprostał wyzwaniu udostępnienia użytkownikom takich danych, wykorzystując dwie splątane wiązki światła do przechowywania informacji kwantowych. Badania, których wyniki zostały zaprezentowane w czasopiśmie Nature Physics, zostały dofinansowane z łączonych środków unijnych na kwotę niemal 16 mln EUR.

Eksperci są przekonani, że sieci kwantowe zapewnią użytkownikom wyższy poziom bezpieczeństwa informacji w stosunku to dostępnego obecnie. Jednym z istotnych komponentów komunikacji kwantowej jest splątanie między systemami kwantowymi wykorzystującymi dwie wiązki światła. W skrócie splątanie to połączenie dwóch wiązek światła. Wiązki te mają dokładnie zdefiniowane wspólne parametry - niczym wspólną wiedzę. Zgodnie z prawami mechaniki kwantowej, stan kwantowy można wykorzystać do bezpiecznego transferu informacji bez możliwości skopiowania.

Naukowcy, pracujący pod kierunkiem profesora Eugene'a Polzika z Instytutu im. Nielsa Bohra Uniwersytetu Kopenhaskiego z powodzeniem przechowali dwie splątane wiązki światła w dwóch pamięciach kwantowych. Wykorzystali las luster i elementów optycznych, takich jak dzielniki wiązki i płytki falowe na dużym stole, dzięki czemu światło zostało wysłane w drogę przez labirynt o długości ponad 10 metrów. Wykorzystanie elementów optycznych umożliwiło naukowcom, którzy są członkami grupy Quantop utworzonej przy Instytucie, kontrolować światło oraz regulować jego rozmiar i natężenie, skutecznie zapewniając spełnienie wymagań eksperymentu przez długość fali i polaryzację światła.

Naukowcy wyjaśniają, że stworzyli splątane wiązki światła, wysyłając pojedynczą, niebieską wiązkę światła przez kryształ, w którym została ona rozszczepiana na dwie wiązki czerwone. Dwie czerwone wiązki światłą mają taki sam stan kwantowy, ponieważ są splątane. Zdaniem zespołu stan kwantowy sam w sobie stanowi informację.

Labirynt luster i elementów optycznych odbiera dwie wiązki światła, które następnie docierają do dwóch pamięci. Na potrzeby tych badań naukowcy wykorzystali dwa pojemniki szklane wypełnione gazem atomów cezu. Zespół stwierdził, że stan kwantowy atomów zawiera informacje w postaci tak zwanego spinu, który może być skierowany "w górę" lub "w dół".

Naukowcy mogą następnie porównać go z danymi komputerowymi, zapisanymi w postaci cyfr 0 i 1. Transfer stanu kwantowego z dwóch wiązek światła do dwóch pamięci następuje po przejściu wiązek światła przez atomy. A wynik końcowy? Informacje są przechowywane w nowym stanie kwantowym w atomach.

"Po raz pierwszy tego typu pamięć została zaprezentowana z bardzo wysokim stopniem niezawodności. Tak naprawdę jest tak wysoki, że niemożliwy do osiągnięcia za pomocą tradycyjnej pamięci w przypadku światła wykorzystywanego na przykład w komunikacji internetowej. Ten wynik oznacza, że sieć kwantowa jest o krok bliżej urzeczywistnienia" - mówi profesor Polzik.

Badania zostały w części sfinansowane z sześciu unijnych projektów: Q-ESSENCE, HIDEAS, CORNER, COMPAS, COQUIT oraz EMALI.

Projekty Q-ESSENCE, HIDEAS, CORNER, COMPAS, COQUIT są finansowane z tematu "Technologie informacyjne i komunikacyjne" Siódmego Programu Ramowego (7PR) UE. Projekt Q-ESSENCE (Interfejsy, czujniki i komunikacja kwantowa oparte na splątaniu) otrzymał 4,7 mln EUR; projekt HIDEAS (Wielowymiarowe systemy splątane) uzyskał 2 mln EUR; projektowi CORNER (Skorelowane efekty szumów w przetwarzaniu informacji kwantowej) przyznano 2,09 mln EUR; projekt COMPAS (Technika komputerowa z mezoskopowymi stanami fotonowymi i atomowymi) otrzymał wsparcie na kwotę 1,59 mln EUR; a dofinansowanie dla projektu COQUIT (Zbiorowe operacje kwantowe na potrzeby technologii informacyjnych) wyniosło 1,16 mln EUR.

Projekt EMALI (Inżynieria, manipulacja i charakterystyka stanów kwantowych materii i światła) otrzymał 4,39 mln EUR dofinansowania z budżetu sieci badawczo-szkoleniowej Marie Curie Szóstego Programu Ramowego (6PR) UE.

Za: CORDIS

komentuj publikację

Czy wiesz że...?

wersja BETA

Bramki kwantowe to proste elementy wykonujące podstawowe obliczenia kwantowe przeprowadzane wg algorytmów kwantowych. Bramki kwantowe stanowią architekturę komputerów kwantowych i realizują przetwarzanie informacji kwantowej. Bramka kwantowa przekształca stan kwantowy |> w inny stan kwantowy |>. Przykłady bramek kwantowych: pełny tekst

Stan kwantowy informacja o układzie kwantowym pozwalająca przewidzieć prawdopodobieństwa wyników wszystkich pomiarów jakie można na tym układzie wykonać. Stan kwantowy jest jednym z podstawowych pojęć mechaniki kwantowej. pełny tekst

Główna liczba kwantowa (n) - pierwsza z liczb kwantowych opisujących układ kwantowy określająca energię układu, np. energię elektronów w atomie. Przyjmuje ona wartości liczb naturalnych n = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7... Stany kwantowe o tej samej wartości głównej liczby kwantowej tworzą powłokę elektronową, zwaną poziomem energetycznym. Powłoki te oznacza się kolejno K, L, M, N, O, P, Q. Powłoce K odpowiada n = 1, powłoce L odpowiada n = 2... pełny tekst

Główna liczba kwantowa (n) - pierwsza z liczb kwantowych opisujących układ kwantowy określająca energię układu np. energię elektronów w atomie. Przyjmuje ona wartości liczb naturalnych n = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7... Stany kwantowe o tej samej wartości głównej liczby kwantowej tworzą powłokę elektronową, zwaną poziomem energetycznym. Powłoki te oznacza się kolejno K, L, M, N, O, P, Q. Powłoce K odpowiada n = 1, powłoce L odpowiada n = 2... pełny tekst

Stan czysty jest to w pełni określony stan kwantowy. Jeżeli dany obiekt kwantowy (np. jakaś cząstka elementarna) jest w stanie czystym oznacza to, że mamy o niej pełną informację. pełny tekst

Moduł "Czy wiesz że...?" (wersja testowa, beta): definicje/pojęcia wygenerowane w obrębie tego modułu pochodzą z Wikipedii i udostępniane są na licencji Creative Commons: uznanie autorstwa, na tych samych warunkach, z możliwością obowiązywania dodatkowych ograniczeń. Dostęp do pełnej wersji każdego hasła (oraz dokładnch informacji na temat licencji, autora oraz edycji) możliwy jest po kliknięciu w odnośnik opisany jako "pełny tekst".