Fizicienii de la Institutul de Optică Cuantică Max Planck au reușit să lege mai mult de o duzină de fotoni într-un mod eficient și definit. Aceștia au creat astfel o bază pentru un nou tip de computer cuantic.
Fenomenele lumii cuantice, care adesea par bizare din perspectiva lumii comune cotidiene, au început să fie din ce în ce mai integrate în lumea tehnologiei. Un exemplu ar fi aceste legături menționate de fizicienii de la Max Planck: o conexiune cuantică-fizică între particule care le leagă într-un mod ciudat pe distanțe arbitrar lungi.
Aceste legături pot fi folosite, de exemplu, într-un computer cuantic – o mașină de calcul care, spre deosebire de un computer convențional, poate efectua simultan numeroase operații matematice. Cu toate acestea, pentru a utiliza un computer cuantic în mod profitabil, un număr mare de particule încurcate trebuie să lucreze împreună. Ele sunt elementele de bază pentru calcule, așa-numiții qubiți.
Pentru prima dată, echipa a generat până la 14 fotoni încâlciți într-un mod definit și cu eficiență ridicată.
„Cheia acestui experiment a fost că am folosit un singur atom pentru a emite fotonii și a-i împleti într-un mod foarte specific”, spune Philip Thomas, un student doctorand la Institutul Max Planck.
Pentru a realiza acest lucru, cercetătorii au plasat un atom de rubidiu în centrul unei cavități optice – un fel de cameră de ecou pentru unde electromagnetice. Cu lumină laser de o anumită frecvență, starea atomului ar putea fi abordată cu precizie. Folosind un impuls de control suplimentar, cercetătorii au declanșat în mod specific emisia unui foton care este încurcat cu starea cuantică a atomului.
Atomul a fost manipulat într-un anumit fel — în jargon ethnic, acesta a fost „rotit”. În acest fel, a fost posibil să se creeze un lanț de până la 14 particule ușoare care au fost încurcate între ele de rotațiile atomice și aduse la dorită. „Din câte știm, cele 14 particule de lumină interconectate sunt cel mai mare număr de fotoni încâlciți care au fost generați în laborator până acum”, spune Thomas.
Până de curând, această legătură a fotonilor avea loc de obicei în cristale speciale, neliniare. Acolo, particulele de lumină sunt în esență create aleatoriu și într-un mod care nu poate fi controlat. Acest lucru limitează, de asemenea, numărul de particule care pot fi grupate într-o stare colectivă.
Cercetătorii de la Max Planck subliniază că posibilele aplicații tehnice se extind cu mult dincolo de calculul cuantic: „Un exemplu de aplicație este comunicarea cuantică” – transmiterea informației fără atingere, de exemplu prin lumină într-o fibră optică”.
Articol de Izabela Constantin
