Gamle namibiske sten kunne holde nøglen til fremtidige kvantecomputere

En særlig form for lys lavet ved hjælp af en gammel namibisk ædelsten kan være nøglen til nye lysbaserede kvantecomputere, som kan løse langvarige videnskabelige mysterier, ifølge ny forskning ledet af University of St. Andrews.

Forskningen er udført i samarbejde med forskere ved Harvard University i USA, Macquarie University i Australien og Aarhus Universitet i Danmark og offentliggjort i Nature Materials , brugte et naturligt udvundet kobberoxid (Cu₂ O) ædelsten fra Namibia for at producere Rydberg-polaritoner, de største hybridpartikler af lys og stof, der nogensinde er skabt.

Rydberg-polaritonerne skifter konstant fra lys til stof og tilbage igen. I Rydberg polaritoner er lys og stof som to sider af en mønt, og stofsiden er det, der får polaritoner til at interagere med hinanden.

Denne interaktion er afgørende, fordi det er det, der tillader skabelsen af ​​kvantesimulatorer, en speciel type kvantecomputer, hvor information lagres i kvantebits. Disse kvantebit kan, i modsætning til de binære bits i klassiske computere, der kun kan være 0 eller 1, have en hvilken som helst værdi mellem 0 og 1. De kan derfor lagre meget mere information og udføre flere processer samtidigt.

Denne evne kunne give kvantesimulatorer mulighed for at løse vigtige mysterier inden for fysik, kemi og biologi, for eksempel hvordan man laver højtemperatursuperledere til højhastighedstog, hvordan billigere gødning kan fremstilles, der potentielt løser global sult, eller hvordan proteiner foldes, hvilket gør det lettere at producere mere effektive lægemidler.

Projektleder Dr. Hamid Ohadi, fra School of Physics and Astronomy ved University of St. Andrews, siger, at "at lave en kvantesimulator med lys er videnskabens hellige gral. Vi har taget et stort spring i retning af dette ved at skabe Rydberg-polaritoner, nøgleingrediensen i det."

For at skabe Rydberg-polaritoner fangede forskerne lys mellem to stærkt reflekterende spejle. En kobberoxidkrystal fra en sten udvundet i Namibia blev derefter fortyndet og poleret til en 30 mikrometer tyk plade (tyndere end et hårstrå) og klemt mellem de to spejle for at gøre Rydberg-polaritonerne 100 gange større end nogensinde før.

En af de førende forfattere Dr. Sai Kiran Rajendran, fra School of Physics and Astronomy ved University of St. Andrews, siger, at "det var nemt at købe stenen på eBay. Udfordringen var at lave Rydberg-polaritoner, der eksisterer i en ekstremt smal farve rækkevidde."

Holdet er i øjeblikket ved at forfine disse metoder yderligere for at udforske muligheden for at lave kvantekredsløb, som er den næste ingrediens i kvantesimulatorer. + Udforsk yderligere

Opdagelsen af ​​stofbølgepolaritoner kaster nyt lys over fotoniske kvanteteknologier