Az osztrák kutatók új módszert fejlesztettek ki a fotonok összefűzésére, amellyel egyszerre három fotont lehet kombinálni, hogy növeljék az adatátvitel hatékonyságát kvantumrendszerben, és ezáltal megközelítsék a hatékony kvantum-teleportációt.
A jövőbeni technológiák, például kvantumszámítógépek és kvantum-kriptográfia komplex kvantumrendszerek kísérleti elsajátítását igénylik. A Bécsi Egyetem és az Osztrák Tudományos Akadémia tudósai új magasságokat értek el ebben a kérdésben. Megkíséreltek bonyolultabb kvantumrendszereket használni, mint a kétdimenziós összefonódott kvitek, hogy azonos számú részecskével növeljék az információs kapacitást. A kidolgozott módszerek és technológiák a jövőben segíthetnek az összetett kvantumrendszerek teleportálásában. Ezt a munkát a Nature Photonics folyóiratban tették közzé.
Mint a hagyományos számítógépek bitjei, a kvitek a kvantumrendszerekben a legkisebb információegységek. Az olyan nagyvállalatok, mint a Google és az IBM, a világ minden táján kutatóintézetekkel versenyeznek egyre inkább összefonódott kvitek létrehozása és működő kvantumszámítógép fejlesztése érdekében. Ugyanakkor a Bécsi Egyetem és az Osztrák Tudományos Akadémia kutatói egy másik utat választottak a komplex kvantumrendszerek információs kapacitásának növelésére. Elképzelésük egyszerű: a felhasznált részecskék számának növelése helyett az egyes rendszerek komplexitása növekszik.
"Kísérletünk sajátossága az, hogy először három foton van belefonódva bele, nem szokásos módon két," - magyarázza Manuel Erhard, a tanulmány vezető szerzője.
A háromdimenziós összefonódás létrehozásának koncepciója / Osztrák Tudományos Akadémia.
E cél elérése érdekében a bécsi fizikusok kvantumrendszereket alkalmaztak, amelyeknek kettőnél több lehetséges állapota van: ebben az esetben a fény egyes részecskéinek szögmozgásáról van szó. Ezeknek az egyes fotonoknak nagyobb információkapacitása van, mint a kviteknek. Ezeknek a könnyű részecskéknek a megkötése azonban fogalmi szinten meglehetősen nehéznek bizonyult. A kutatók ezt a nehézséget egy úttörő ötlettel küzdenek le - egy számítógépes algoritmus segítségével, amely önállóan keresi a kísérleti megvalósítás útját.
Egy számítógépes algoritmussal, amelyet a kutatók Melvinnek neveztek, egy kísérleti beállítást találtak az ilyen összefonódás reprodukálására. Eleinte nagyon nehéz volt, de általában működött. Néhány egyszerűsítés után a fizikusok továbbra is komoly technológiai akadályokkal szembesültek. A csapat egyedülálló lézertechnológiával és egy speciálisan kialakított multiporttal tudta megoldani a problémát.
„A multiport a kísérletünk középpontja; három fotont kombinál, hogy három dimenzióba kerüljenek”- magyarázza Erhard.
Promóciós videó:
A három dimenziós három fotonba való beillesztés sajátos tulajdonsága lehetővé teszi a kvantumrendszerek viselkedésével kapcsolatos új alapvető kérdések kísérleti vizsgálatát. Ezenkívül a munka eredményei súlyos hatással lehetnek a jövő technológiáira, például a kvantum-teleportációra.
"Úgy gondolom, hogy az általunk kifejlesztett módszerek és technológiák lehetővé teszik számunkra az egyetlen foton összes kvantuminformációjának teleportálását, ami fontos lehet a kvantumkommunikációs hálózatok szempontjából" - magyarázza Anton Zeilinger kutató.
Vladimir Guillen