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

 
 

LTE-mikroverkot tuovat yhteydet jopa kaivokseen

Erityisesti teollisuuden tarpeisiin sopivat LTE-mikroverkot ovat vähitellen siirtymässä pilottikohteista tuotantokäyttöön. Teknologia tarjoaa teollisuudelle uudenlaisia mahdollisuuksia, hyvää käytettävyyttä ja vahvaa tietoturvaa.

Lue lisää...

Koko järjestelmää voidaan simuloida kerralla

Simulointi on perusedellytys monimutkaisen järjestelmän onnistuneelle suunnittelulle, kehittämiselle ja testaamiselle. Yhdistämällä Wind Riverin Simicsin kaltainen tietokoneen simulointiohjelmisto fyysisen järjestelmän ja ympäristön simulaatioon voidaan koko järjestelmän kattavia testejä ajaa täysin automaattisesti niin usein kuin halutaan.

Lue lisää...
 
ETN_fi Thaimaan luolapelastusoperaatiossa käytettiin MaxMesh-verkkotekniikkaa, joka perustui Analog Devicesin AD9364-piire… https://t.co/eVFbYcblRg
ETN_fi Älä käytä verkkopankkia julkisilla laitteilla tai wifillä! https://t.co/oghm4QvzPj
ETN_fi Tämän takia Linux ei valtaa työpöytiä https://t.co/GmLMkZ7C1q
ETN_fi The 1st ever ETNdigi is out! Ensimmäinen ETNdigi ilmestyi – lue vankka paketti IoT-tekniikasta https://t.co/AeNPCRgufC
ETN_fi What is Mindsphere IoT by Siemens?. Ilmari Veijola explains at ECF2018. https://t.co/PczsxwpCO4 @SiemensSuomi @ETN_fi
 
 

ny template