JavaScript is currently disabled.Please enable it for a better experience of Jumi.

Fyysikot ympäri maailmaa työskentelevät laajamittaisten kvanttiverkkojen toteuttamiseksi, joissa yksittäinen valokvantti siirtää hyvin turvatun kvantti-informaation kiinteisiin solmuihin suurilla etäisyyksillä. Tällaisten kvanttiverkkojen perusrakenteita ovat esimerkiksi kvanttitoistimet, jotka kantavat kvantti-informaatiota pitkilläkin etäisyyksillä tai kvantti-logiikkaportit, jotka ovat välttämättömiä kvantti-informaation käsittelemiseksi.

Nyt tiedemiesten ryhmä Max Planck -insituutin kvanttioptiikan professori Gerhard Rempe johdolla on osoittanut uuden konseptin kvanttiportin toteutettavuudesta. Konseptissa optisessa ontelossa törmäävät fotonit välittävät kahden sen sisältämän atomin välistä vuorovaikutusta. Tämä vuorovaikutus on perusta porttitoimintojen suorittamiselle atomien välillä, esimerkiksi CNOT-portin toiminnan tai lomittumisen luomiseksi.

Uusi menetelmä tarjoaa monia etuja: esimerkiksi porttitoiminnot tapahtuvat mikrosekunteina, mikä on omiaan kvantti-informaation käsittelylle. Lisäksi porttimekanismia voidaan soveltaa muihin kokeellisiin alustoihin ja kahden atomin portti voi toimia rakennelohkona kvanttitoistimessa.

Kokeilun ydinosa (kuva) on epäsymmetrinen optinen onteloresonaattori, joka koostuu vahvasti heijastavasta ja puoliläpäisevästä peilistä. Kaksi sähköisesti neutraalia rubidiumatomia on loukussa ontelon keskellä.

Kukin atomi kantaa kubittia, eli kvantti-informaatiota, joka on koodattu kahden vakaan perustilan superpositioon. Yksi atomin perustiloista on resonanssissa onkalon valokentän kanssa ja siten atomit ja ontelo muodostavat vahvasti kytketyn järjestelmän.

Valokentän avulla tai sen puutteella voidaan sitten toteuttaa kvanttiporttien erilaisia toimintoja kahden atomin välillä. Konsepti voi tuottaa myös kvanttilomittuneita ulostulotiloja kahdesta alun perin itsenäisestä atomista.

- Porttitoiminnon taustalla oleva mekanismi on hyvin yksinkertainen ja tyylikäs, koska siinä on vain yksi fyysinen askel. Päinvastoin kuin muissa porttimekanismeissa, kubittien välisellä etäisyydellä ei ole merkitystä, toteavat tutkijat.

Menetelmää voisi soveltaa myös moniin muuntyyppisiin atomeihin, ioneihin tai kvantti-informaatiota sisältäviin kiinteän tilan kvanttipisteisiin.

Tutkijoiden mukaan ontelossa voisi olla enemmänkin atomeja, jolloin suuren skaalan kvanttiverkossa, monikubittiset solmut voisivat palvella pieninä kvanttitietokoneina, jotka suorittavat peruslaskentaa ja lähettävät tuloksensa toisille solmuille.

Veijo Hänninen
Nanobittejä 12.3.2018

 
 

ETNtv

Watch ECF18 videos

 

Tämän takia Huaweita pelätään

Maailmalla on käynnissä omituinen sota, jossa yhä useammat maat kieltävät kiinalaisten laitevalmistajien laitteiden käytön tulevissa 5G-verkoissa. Mutta miksi amerikkalaiset pelkäävät Huaweita? MIT Technology Review -lehti listaa kuusi syytä.

Lue lisää...

Ajoneuvoista voidaan tehdä tietoturvallisia

Tulevaisuudessa V2I- (vehicle to infrastructure) ja V2V-yhteydet (vehicle to vehicle) saavat rinnalleen V2X-tietoliikenteen (vehicle to everything). Kyse on miljardin dollarin markkinoista, joka kiinnostaa kuluttajaakin yhä enemmän. Yksi tavoite V2X-yhteyksissä on vähentää onnettomuuksia informaation vaihdon avulla.

Lue lisää...

LATEST NEWS

 

NEWSFLASH

 
ETN_fi The next Linux kernel will be called 5.0. See https://t.co/w0D75j9wCI and https://t.co/HkrVCuyfST
ETN_fi Digi-Key arpoi Electronicassa Chevy Camaro V8 -avoauton. Voittajaksi valikoitui regensburgilainen opiskelija Marco.… https://t.co/3P0cNN5wfZ
ETN_fi ams:n 3D-kasvontunnistus tulossa Snapdragonille: ams and Qualcomm Technologies to focus engineering strengths on ac… https://t.co/XpYvAvGEp1
ETN_fi Disobey-hakkeritapahtuma tammikuussa neljättä kertaa Helsingissä https://t.co/pBdYFx7jUr @Disobey_fi
ETN_fi Viranomaisverkko Virveen tulee mobiililaajakaista ensi vuonna. Kumppanioperaattorikin selviää kilpailutuksessa v. 2… https://t.co/TtNorpIQy2