Rejser mod et kvanteinternet med lyshastighed

Et forskerhold ledet af Osaka University demonstrerede, hvordan information, der er kodet i den cirkulære polarisering af en laserstråle, kan oversættes til elektronens spin -tilstand i en kvantepunkt, hver er en kvantebit og en kvantecomputer -kandidat. Præstationen repræsenterer et stort skridt i retning af et "kvanteinternet, "hvor fremtidige computere hurtigt og sikkert kan sende og modtage kvanteinformation.

Kvantecomputere har potentiale til langt bedre end nuværende systemer, fordi de fungerer på en helt anden måde. I stedet for at behandle diskrete nuller og nuller, kvanteinformation, uanset om de er gemt i elektronspins eller transmitteret af laserfotoner, kan være i en superposition af flere tilstande samtidigt. I øvrigt, tilstanden af ​​to eller flere objekter kan blive viklet ind, så den ene status ikke kan beskrives fuldstændigt uden denne anden. Håndtering af sammenfiltrede tilstande giver kvantecomputere mulighed for at evaluere mange muligheder samtidigt, samt overføre information fra sted til sted, der er immun mod aflytning.

Imidlertid, disse sammenfiltrede tilstande kan være meget skrøbelige, varer kun mikrosekunder, før sammenhængen mister. For at realisere målet med et kvanteinternet, over hvilke sammenhængende lyssignaler kan videresende kvanteinformation, disse signaler skal være i stand til at interagere med elektronspins inde i fjerne computere.

Forskere under ledelse af Osaka University brugte laserlys til at sende kvanteinformation til en kvantepunkt ved at ændre spin -tilstanden for en enkelt elektron fanget der. Mens elektroner ikke spinder i sædvanlig forstand, de har et vinkelmoment, som kan vendes, når der absorberes cirkulært polariseret laserlys.

"Det er vigtigt, denne handling gav os mulighed for at aflæse elektronens tilstand efter at have påført laserlyset for at bekræfte, at det var i den korrekte centrifugeringstilstand, "siger første forfatter Takafumi Fujita." Vores aflæsningsmetode brugte Pauli -udelukkelsesprincippet, som forbyder to elektroner at indtage nøjagtig samme tilstand. På den lille kvanteprik, der er kun plads nok til, at elektronen kan passere den såkaldte Pauli-spin-blokade, hvis den har det korrekte spin. "

Overførsel af kvanteoplysninger er allerede blevet brugt til kryptografiske formål. "Overførslen af ​​superpositionstilstande eller sammenfiltrede tilstande muliggør fuldstændig sikker kvantnøglefordeling, "siger seniorforfatter Akira Oiwa." Dette er fordi ethvert forsøg på at opfange signalet automatisk ødelægger superpositionen, gør det umuligt at lytte ind uden at blive opdaget. "

Den hurtige optiske manipulation af individuelle spins er en lovende metode til fremstilling af en kvantum nano-skala generel computerplatform. En spændende mulighed er, at fremtidige computere muligvis kan udnytte denne metode til mange andre applikationer, herunder optimering og kemiske simuleringer.