Bygger en bro til kvanteverdenen

Forvikling er et af hovedprincipperne for kvantemekanik. Fysikere fra professor Johannes Finks forskningsgruppe ved Institute of Science and Technology Austria (IST Austria) har fundet en måde at bruge en mekanisk oscillator til at producere sammenfiltret stråling. Denne metode, som forfatterne offentliggjorde i den aktuelle udgave af Natur , kan vise sig yderst nyttig, når det kommer til at forbinde kvantecomputere.

Forvikling er et fænomen, der er typisk for kvanteverdenen, som ikke er til stede i den såkaldte klassiske verden-den fysiske verden og love, der styrer vores hverdag. Når to partikler er viklet ind, karakteristika for den ene partikel kan bestemmes ved at se på den anden. Dette blev opdaget af Einstein, og fænomenet bruges nu aktivt i kvantekryptografi, hvor det siges at føre til ubrydelige koder. Stråling kan også vikles ind:Dette er fænomenet, som Shabir Barzanjeh, en postdoc i gruppen af ​​professor Fink ved IST Austria og første forfatter af undersøgelsen, forsker i øjeblikket.

"Forestil dig en kasse med to udgange. Hvis udgangene er sammenfiltrede, man kan karakterisere strålingen, der kommer ud af den ene udgang, ved at se på den anden, "forklarer han. Indviklet stråling er skabt før, men i denne undersøgelse, en mekanisk genstand blev brugt for første gang. Med en længde på 30 mikrometer og sammensat af omkring en billion (10 ¹² ) atomer, siliciumstrålen, der er skabt af gruppen, er stor på en kvanteskala. "For mig, dette eksperiment var interessant på et grundlæggende plan, "siger Barzanjeh." Spørgsmålet var:Kan man bruge et så stort system til at producere ikke-klassisk stråling? Nu, vi ved, at svaret er ja. "

Men enheden har også praktisk værdi. Mekaniske oscillatorer kunne tjene som en forbindelse mellem de ekstremt følsomme kvantecomputere og optiske fibre, der forbinder dem inde i datacentre og videre. "Det, vi har bygget, er en prototype til et kvantelink, "siger Barzanjeh.

I superledende kvantecomputere, elektronikken fungerer kun ved ekstremt lave temperaturer, et par tusindedele af en grad over det absolutte nul (-273,15 ° C). Dette skyldes, at sådanne kvantecomputere fungerer på basis af mikrobølgefotoner, som er ekstremt følsomme over for støj og tab. Hvis temperaturen i en kvantecomputer stiger, alle oplysninger ødelægges. Som en konsekvens, overførsel af information fra en kvantecomputer til en anden er i øjeblikket næsten umulig, da oplysningerne skulle krydse et miljø, der er for varmt til, at det kan overleve.

Klassiske computere i netværk, på den anden side, er normalt forbundet via optiske fibre, fordi optisk stråling er meget robust mod forstyrrelser, der kan ødelægge eller ødelægge data. Brug af denne succesfulde teknologi til kvantecomputere kræver opbygning af et link, der kan konvertere kvantecomputerens mikrobølge -fotoner til optiske informationsbærere, eller en enhed, der genererer sammenfiltrede mikrobølge-optiske felter som en ressource til kvanteteleportation. En sådan forbindelse ville tjene som en bro mellem den optiske stuetemperatur og den kryogene kvanteverden, og enheden udviklet af fysikerne er et skridt i den retning. "Den oscillator, vi har bygget, har bragt os et skridt tættere på et kvanteinternet, "siger første forfatter Barzanjeh.

Men dette er ikke den eneste potentielle anvendelse af enheden. "Vores system kan også bruges til at forbedre ydelsen af ​​gravitationsbølgedetektorer, "forklarer Shabir Barzanjeh og Johannes Fink tilføjer:" Det viser sig, at at observere sådanne sammenfiltrede felter i steady-state indebærer, at den mekaniske oscillator, der producerer det, skal være et kvanteobjekt. Dette gælder for enhver form for mægler, og uden behov for at måle det direkte, så i fremtiden kan vores måleprincip hjælpe med at verificere eller forfalde den potentielt kvante karakter af andre svært at forhøre systemer som levende organismer eller tyngdefeltet. "