В нов пробив изследователи от университета в Копенхаген, в сътрудничество с Рурския университет в Бохум, са решили проблем, който причинява главоболия на квантовите изследователи от години. Сега изследователите могат да контролират два квантови източника на светлина, а не един. Колкото и тривиално да изглежда на непосветените в квантовата теория, този колосален пробив позволява на изследователите да създадат феномен, известен като квантово механично заплитане. Това от своя страна отваря нови врати за компании и други да използват технологията с търговска цел.
Преминаването от едно към две не е особено постижение в повечето контексти. Но в света на квантовата физика това е от решаващо значение. В продължение на години изследователи по целия свят се стремят да разработят стабилни квантови източници на светлина и да постигнат феномена, известен като квантово-механично заплитане – феномен с почти фантастични свойства, при който два източника на светлина могат да се влияят един на друг мигновено и потенциално през големи географски разстояния. Заплитането е самата основа на квантовите мрежи и централно за разработването на ефективен квантов компютър.
Сега изследователи от института Нилс Бор публикуваха нов резултат в Science, че са успели да направят точно това. Според професор Питър Лодал, един от изследователите зад резултата, това е решаваща стъпка в усилията да се изведе развитието на квантовата технология на следващо ниво и да се "квантуват" компютрите, криптирането и интернет на обществото.
"Вече можем да контролираме два квантови източника на светлина и да ги свържем един с друг. Може да не звучи като много, но е голям напредък и се основава на последните 20 години работа. Правейки това, ние разкрихме ключа към мащабирането подобряване на технологията, което е от решаващо значение за най-новаторските приложения на квантовия хардуер", казва професор Питър Лодал, който провежда изследвания в областта от 2001 г.
Цялата магия се случва в така наречения наночип, който не е много по-голям от диаметъра на човешки косъм, разработен от същите изследователи през последните години.
Квантовите източници изпревариха най-мощния компютър в света
Групата на Петер Лодал работи с вид квантова технология, която използва фотони като микропреносители за пренасяне на квантова информация.
Групата на Лодал е лидер в тази дисциплина на квантовата физика, но досега те бяха в състояние да контролират само един източник на светлина. Това е така, защото източниците на светлина са изключително чувствителни към външен "шум", което ги прави много трудни за копиране. В своя нов резултат изследователската група успя да създаде два идентични квантови източника на светлина, а не само един.
"Заплитането означава, че като контролирате единия източник на светлина, вие незабавно засягате другия. Това прави възможно създаването на цяла мрежа от заплетени квантови източници на светлина, всички от които взаимодействат един с друг и които можете да накарате да извършват квантови битови операции в по същия начин като битовете в обикновен компютър, само че много по-мощно", обяснява постдокторантът Алексей Тиранов, водещ автор на статията.
Това е така, защото един квантов бит може да бъде както 1, така и 0 едновременно, което води до мощност на обработка, която е недостижима с днешната компютърна технология. Според професор Лодал само 100 фотона, излъчени от един квантов източник на светлина, ще съдържат повече информация, отколкото може да обработи най-големият суперкомпютър в света.
Чрез използването на 20-30 заплетени квантови светлинни източника има потенциал да се изгради универсален квантов компютър с коригирани грешки – "свещеният граал“ за квантовата технология, в която големите ИТ компании влагат милиарди.
Други участници ще се продължат работата на базата на изследването
Според Лодал най-голямото предизвикателство е да се премине от контролиране на един към два квантови източника на светлина. Освен всичко друго, това налага изследователите да разработят изключително тихи наночипове и да имат прецизен контрол върху всеки източник на светлина.
С новия пробив изследването на фундаменталната квантовата физика е налично и е време други участници да вземат работата на изследователите и да я използват в своите мисии за внедряване на квантовата физика в набор от технологии, включително компютри, интернет и криптиране.
"Твърде скъпо е за един университет да изгради инсталация, в която контролираме 15-20 квантови източника на светлина. Така че сега, след като допринесохме за разбирането на фундаменталната квантова физика и направихме първата стъпка по пътя, по-нататъшното разширяване е много важна технологична задача", казва професор Лодал.
Изследването е проведено в "Центъра за върхови постижения за хибридни квантови мрежи (Hy-Q)" на Датската национална изследователска фондация и е сътрудничество между Рурския университет Бохум в Германия и Института Нилс Бор на университета в Копенхаген.
Достъп до научната статия: http://www.science.org/doi/10.1126/science.ade9324.
