California tehnoloogiainstituudi insenerid on näidanud, et optiliste õõnsuste õõnsuste aatomitest võib saada üks peamisi tehnoloogiaid kvant Interneti toimimiseks. Teadlased avaldasid oma töö ajakirjas Nature.
Kvantvõrgud ühendavad kvantarvuteid spetsiaalse süsteemi kaudu, mis tagab nendevahelise ühenduse. Teoreetiliselt suudavad kvantarvutid ühel päeval täita teatud funktsioone kiiremini kui klassikalised arvutisüsteemid, kasutades kvantmehaanika omadusi, näiteks olekute superpositsioonimist, mis võimaldab kvantbittidel olla korraga nii null kui ka üks.
Nagu klassikaliste arvutite puhul, tahaksid teadlased andmete vahetamiseks ja koos töötamiseks ühendada mitu kvantarvutit - luua omamoodi "kvantne Internet". See avaks ukse paljudele rakendustele, sealhulgas hajutatud kvantarvutusele ja krüptitud teabevahetusele. Kuid selline võrk peab olema võimeline edastama teavet kahe seadme vahel, muutmata edastatud teabe kvantomadusi.
Praegune mudel töötab umbes nii: üks aatom või ioon toimib nagu kvabit ja talletab teavet selle kvantomaduste, näiteks spinni kohta. Selle teabe lugemiseks ja teise kohta ülekandmiseks tuleb aatomit ergastada valguse impulsiga, põhjustades selle eraldumist footonit, mille spinn on aatomi spinniga kinni ja on sellega võrdne. Seejärel saab footon edastada optilise kiudkaabli kaudu pika aatomiga seotud teavet. Kuid seda teha on raskem, kui tundub. Enamik aatomeid on tundlikud magnet- ja elektrivälja kõikumiste suhtes, mis põhjustab nendel põhinevate seadmete töös vigu.
Selle probleemi lahendamiseks ehitasid Caltechi teadlased nanofotoonilise resonaatori - umbes 10 mikroni pikkuse varda, mille pinnale oli söövitatud spetsiaalne muster, mis on valmistatud ütriumorto-ovanovandaatkristallist. Siis panid teadlased keskele haruldaste muldmetallide ytterbium Yb 3+ iooni. Kui kiirgust edastatakse sellise resonaatori kaudu, läbib see mitu korda piki varrast ja lõpuks, kui ta on piisavalt energiat kaotanud, neelab see ytterbium iooni. Autorid näitasid ka, et õõnsused materjalis muudavad iooni keskkonda, tänu millele võib eralduv footon püsida materjalis kuni 99% ajast ning teadlased saavad vahepeal selle omadusi mõõta.
Lisaks on ytterbiumioonid võimelised talletama teavet 30 millisekundi jooksul nende tagaosas. Sellest piisab, et edastada teavet kogu Ameerika Ühendriikide mandriosa kohta. Meeskond keskendub praegu kvantvõrgu ehitusplokkide loomisele. Seejärel loodavad nad oma katseid laiendada ja ühendada kaks kvantbitti üksteisest kaugel.
Autor: Nikita Ševtsev
