Šviesa ir vienas elektronas naudojami kvantinei informacijai, saugomai 100 000 branduolio kvantinių bitų, aptikti.

Mokslininkai atrado būdą, kaip naudoti šviesą ir vieną elektroną, norint bendrauti su kvantinių bitų sankaupomis ir suvokti jų elgesį, leidžiantį aptikti vieną kvantinį bitą tankiame debesyje.

Kembridžo universiteto mokslininkai sugebėjo įšvirkšti labai trapių kvantinių duomenų „adatą“ į 100 000 branduolių „šieno kupetą“. Naudodami lazerį elektronui valdyti, mokslininkai galėjo naudoti tą elektroną, kad valdytų šieno kupetos elgesį, jį surasdami. Lengviau adata Jie sugebėjo aptikti „adatą“ 1,9 promilės tikslumu: pakankamai aukšta, kad aptiktų vieną kvantinį bitą šiame dideliame rinkinyje.

Ši technika leidžia perduoti itin trapią kvantinę informaciją branduolinei sistemai, kad būtų galima saugoti ir patikrinti jos atspaudą su minimaliais trukdžiais – tai yra svarbus žingsnis kuriant kvantinį internetą naudojant „Quantum“ šviesos šaltinį. Rezultatai pateikiami žurnale. Natūrali fizika.

Pirmasis kvantinis kompiuteris, kuris panaudotų keistą subatominių dalelių elgesį, pranoktų net galingiausius horizonte esančius superkompiuterius. Tačiau norint išnaudoti visą jų potencialą, turi būti tinklų kūrimo būdas: kvantinis internetas. Kvantinę informaciją perduodantis šviesos kanalas yra perspektyvus variantas kvantiniam internetui, ir šiandien nėra geresnio kvantinės šviesos šaltinio nei puslaidininkinis kvantinis taškas: maži kristalai. Kuris iš esmės yra dirbtinis atomas

Tačiau vienas dalykas, reiškiantis kvantinius taškus ir kvantinį internetą, yra galimybė laikinai saugoti kvantinius duomenis tinkle sujungtame poste.

„Šios problemos sprendimas yra trapių kvantinių duomenų, paslėptų 100 000 branduolių debesyje, saugojimas kiekviename kvantiniame taške, kaip adata šieno kupetoje“, – sakė profesorius Mete Atatüre iš Cavendish’s Cavendish laboratorijos. „Bet jei bandysime bendrauti su Šie branduoliai, kaip mes darome su bitais, yra linkę „pasisukti“ atsitiktinai, sukurdami triukšmingą sistemą “.

Kvantiniuose taškuose esantys kvantiniai bitų debesys neveikia visuminėje būsenoje, todėl sunku gauti duomenis iš jų arba iš jų. Tačiau „Atatüre“ ir jo kolegos 2019 m. Parodė, kad šie branduoliai gali būti panaudoti šviesai atvėsus iki išskirtinai žemos temperatūros. „Kvantinis šokis“ vieningai, o tai labai sumažina sistemos triukšmą.

Dabar jie parodė dar vieną esminį kvantinės informacijos saugojimo ir paieškos branduolyje žingsnį. Kontroliuodami bendrą 100 000 branduolių būseną, jie sugebėjo aptikti kvantinės informacijos egzistavimą kaip „Kvantinių bitų sukimas“ – ypač tikslus – 1,9 promilės: pakanka, kad branduolio debesyje matytųsi nedaug vartymų.

„Techniškai tai reikalauja labai daug, – sakė Šv. Jono kolegijos draugas Atatüre. – Mes neturime galimybės„ kalbėtis “su debesimi, o debesis neturi galimybės su mumis kalbėtis. Bet apie ką galime kalbėti, tai elektronai, mes galime su jais bendrauti kaip su aviganiu “.

Mokslininkai galėjo naudoti lazerio šviesą, kad galėtų bendrauti su elektronais, kurie savo ruožtu bendrauja su sukiniais arba būdingu branduolio kampiniu impulsu.

Kalbantis su elektronais, chaotiškos orbitos pradeda vėsti ir kaupiasi aplink piemenų elektronus. Iš šios aukštesnės eilės būsenos elektronas gali sukelti branduolyje sukimosi bangas.

“Jei įsivaizduotume, kad mūsų besisukantys debesys yra 100 000 pulkų, judančių atsitiktinai, vieną avį sunku pakeisti kryptimi”, – sakė Atatüre’as, – bet jei visa banda judėtų tiksliai apibrėžta banga, viena avis pakeistų kryptį. Aišku “

Kitaip tariant, įpurškus vieną branduolio sukimo bangą į rinkinį, galima lengvai aptikti vieną branduolio sukimą tarp 100 000 branduolių sukimų.

Naudodamiesi šia technika, mokslininkai galėjo perduoti informaciją į kvantinį bitą ir „išklausyti“ tai, ką sako sukinys, kuo mažiau kišdamiesi į pagrindinę kvantinės mechanikos nustatytą ribą.

“Naudodamiesi šio didelio branduolių rinkinio valdymo ir jutimo galimybėmis, mūsų kitas žingsnis yra parodyti savavališkų kvantinių bitų saugojimą ir paiešką iš sukimo registro. Branduolinis”, pirmasis bendraautorius Danielis Jacksonas, Kavendišo laboratorija

„Šis žingsnis užbaigs su šviesa susijusią kvantinę atmintį, kuri yra pagrindinė struktūra įgyvendinant kvantinį internetą“, – sakė pirmasis bendraautorius Dorianas Gangloffas, Šv. Jono koledžo tyrėjas.

Be galimų būsimo kvantinio interneto programų, ši technika gali būti naudinga kuriant kietąją būseną. Kvantinis kompiuteris.

Cituojama 2021 m. Vasario 15 d Natūrali fizika.
DOI: 10.1038 / s41567-020-01161-4

Šį tyrimą iš dalies palaikė Europos tyrimų taryba (ERC), Inžinerijos ir fizinių mokslų tyrimų taryba (EPSRC) ir Karališkoji draugija.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Naujų atradimų apie milijardus mikrobų pavertimą mūsų kūnu pavertimas įvairiomis ligomis

Įvairūs MIT tyrėjai naujus atradimus apie milijardus mikrobų paverčia žmogaus kūnu įvairiausių ligų gydymu. Įvairūs mokslininkai naujus atradimus apie milijardus mikrobų paverčia kūnu įvairiausių ligų...

MIT neurologai nustato hipokampo smegenų sąsają, koduojančią įvykių laiką

MIT neuromokslininkai nustatė, kad hipokampo CA2 regione esančios piramidinės ląstelės (žalios) yra atsakingos už kritinės informacijos saugojimą. Kreditas: „Tonegawa Lab“, redagavo „MIT News“ Išvados...

Vibruojančių molekulių naudojimas medžiagos bangų savybėms tirti

HD + molekuliniai jonai (geltonos ir raudonos taškų poros) jonų gaudyklėje (pilka) yra apšvitinti lazerio banga (raudona). Tai sukelia kvantinį šuolį pakeistų molekulių joninės...

Naujas dizainas pagerina naujos kartos perovskitų kraujo ląstelių efektyvumą

Autorius: Davidas L. Chandleris, Masačusetso technologijos institutas 2021 m. Vasario 27 d Šiame paveikslėlyje perovskito fotovoltai fone rodomi su atskirais perovskito kristalais, kurie rodomi kaip...

Naujas odos pleistras nuolat stebi širdies ir kraujagyslių sistemos signalus և biocheminius lygius

Šis minkštas, tamprus pleistras gali vienu metu kontroliuoti jo kraujospūdžio և biocheminį lygį. Paskola Wang laboratorija / San Diegas Kalifornijos universiteto, San Diego,...

Newsletter

Subscribe to stay updated.