Kvantekobling

Dagens kvanteteknologier skal revolutionere informationsbehandling, kommunikation, og sensorteknologi i de kommende årtier. De grundlæggende byggesten i fremtidige kvanteprocessorer er, for eksempel, atomer, superledende kvanteelektroniske kredsløb, spinkrystaller i diamanter, og fotoner. I de senere år er det blevet klart, at ingen af ​​disse kvantebyggesten er i stand til at opfylde alle kravene såsom modtagelse og lagring af kvantesignaler, behandle og overføre dem.

En forskningsgruppe ledet af professorer József Fortágh, Reinhold Kleiner og Dieter Kölle fra University of Tübingen Institute of Physics er lykkedes med at forbinde magnetisk lagrede atomer på en chip med en superledende mikrobølgeresonator. Sammenkædningen af ​​disse to byggesten er et vigtigt skridt i retning af konstruktionen af ​​et hybrid kvantesystem af atomer og superledere, som vil muliggøre en videreudvikling af kvanteprocessorer og kvantenetværk. Undersøgelsen er blevet offentliggjort senest Naturkommunikation .

Kvantetilstande tillader særligt effektive algoritmer, der langt overgår de konventionelle muligheder til dato. Kvantekommunikationsprotokoller muliggør, i princippet, uhensigtsmæssig dataudveksling. Kvantesensorer giver de mest præcise fysiske måledata. "At anvende disse nye teknologier i hverdagen, vi er nødt til at udvikle fundamentalt nye hardwarekomponenter, "Siger Fortágh. I stedet for de konventionelle signaler, der bruges i nutidens teknologi - bits - som kun kan være et et eller et nul, den nye hardware bliver nødt til at behandle langt mere komplekse kvanteindviklede tilstande.

"Vi kan kun opnå fuld funktionalitet via kombinationen af ​​forskellige kvantebyggesten, "Fortágh forklarer. På denne måde, hurtige beregninger kan foretages ved hjælp af superledende kredsløb; lagring er dog kun mulig på meget korte tidsskalaer. Neutrale atomer svæver over en chips overflade, på grund af deres lave styrke til interaktioner med deres miljø, er ideelle til kvantelagring, og som udsendere af fotoner til signaloverførsel. Af denne grund, forskerne forbandt to komponenter for at lave en hybrid i deres seneste undersøgelse. Hybridkvantesystemet kombinerer naturens mindste kvanteelektroniske byggesten - atomer - med kunstige kredsløb - de superledende mikrobølgeresonatorer. "Vi bruger funktionaliteten og fordelene ved begge komponenter, "siger undersøgelsens hovedforfatter, Dr. Helge Hattermann, "Kombinationen af ​​de to ulige kvantesystemer kunne sætte os i stand til at skabe en ægte kvanteprocessor med superledende kvantegitter, atomisk kvantelagring, og fotoniske qubits. "Qubits er - analoge med bits i konventionel computing - den mindste enhed af kvantesignaler.

Det nye hybridsystem til fremtidige kvanteprocessorer og deres netværk danner en parallel med nutidens teknologi, som også er en hybrid, som et kig på din computers hardware viser:Beregninger foretages af mikroelektroniske kredsløb; oplysninger gemmes på magnetiske medier, og data transporteres gennem fiberoptiske kabler via internettet. "Fremtidige kvantecomputere og deres netværk vil fungere på denne analogi - hvilket kræver en hybrid tilgang og tværfaglig forskning og udvikling for fuld funktionalitet, "Siger Fortágh.