Kalifornijas Tehnoloģiju institūta inženieri ir parādījuši, ka atomi optisko dobumu dobumos var kļūt par vienu no galvenajām tehnoloģijām kvantu interneta darbībai. Pētnieki publicēja savu darbu žurnālā Nature.
Kvantu tīkli savienos kvantu datorus, izmantojot īpašu sistēmu, kas nodrošinās savienojumu starp tiem. Teorētiski kvantu datori kādu dienu spēs veikt noteiktas funkcijas ātrāk nekā klasiskās skaitļošanas sistēmas, izmantojot kvantu mehānikas īpašības, piemēram, stāvokļu superpozīciju, kas ļauj kvantu bitiem būt vienlaicīgi gan nullei, gan vienam.
Tāpat kā klasiskos datorus, zinātnieki vēlētos savienot vairākus kvantu datorus, lai apmainītos ar datiem un strādātu kopā - lai izveidotu sava veida "kvantu internetu". Tas pavērtu iespēju dažādām lietojumprogrammām, ieskaitot izplatīto kvantu skaitļošanu un šifrētos sakarus. Tomēr šādam tīklam jāspēj pārsūtīt informāciju starp divām ierīcēm, nemainot pārraidītās informācijas kvantu īpašības.
Pašreizējais modelis darbojas šādi: viens atoms vai jons darbojas kā kvadrāts un saglabā informāciju par tā kvantu īpašībām, piemēram, spin. Lai izlasītu šo informāciju un pārnestu to uz citu vietu, atomam jābūt satrauktam ar gaismas impulsu, liekot tam izstarot fotonu, kura griezne ir sapinušies ar atoma griešanos un ir tam vienāda. Pēc tam fotons ar optiskās šķiedras kabeli var pārraidīt ar atomu saistītu informāciju. Bet to izdarīt ir grūtāk, nekā izklausās. Lielākā daļa atomu ir jutīgi pret magnētiskā un elektriskā lauka svārstībām, kas noved pie kļūdām to ierīču darbībā, kuras balstās uz tām.
Lai pārvarētu šo problēmu, Caltech pētnieki uzbūvēja nanofotonisko rezonatoru - stieni, kura garums bija aptuveni 10 mikroni un kura īpašam modelim bija iegravēts tā virsma, un kas izveidots no itrija ortovanadāta kristāla. Tad zinātnieki centrā ievietoja retzemju metāla ytterbium Yb 3+ jonu. Kad starojums tiek pārraidīts caur šādu rezonatoru, tas vairākas reizes iziet gar stieni un galu galā, zaudējis pietiekami daudz enerģijas, tiek absorbēts iterbija jonā. Autori arī parādīja, ka iedobumi materiālā maina jonu vidi, tāpēc izstarotais fotons var palikt materiālā līdz 99% laika, un zinātnieki pa to laiku var izmērīt tā īpašības.
Turklāt ytterbija joni var uzglabāt informāciju aizmugurē 30 milisekundēs. Tas ir pietiekami, lai pārsūtītu informāciju visā kontinentālajā Amerikas Savienotajās Valstīs. Komanda šobrīd ir koncentrējusies uz kvantu tīkla veidošanu. Pēc tam viņi cer izvērst savus eksperimentus un savienot divus kvantu bitus tālu viens no otra.
Autors: Ņikita Ševcevs