Varsovan yliopiston fyysikot ovat keksineet ja valmistaneet holografisen atomimuistin, joka pystyy tuottamaan kymmeniä yksittäisiä fotoneja yhtenä ryhmänä. Laite ylittää yhden keskeisimmistä esteistä rakentaa tietyntyyppinen kvanttitietokone.
Yksi kvanttitietotekniikan keskeinen komponentti on yksittäisitn fotonien lähde. Monimutkaisiin kvanttilaskennan toimiin tarvittaan kuitenkin kokonainen ryhmä fotoneja.
Fotonien ryhmä voidaan tuottaa käyttämällä riittävän suurta määrä yksittäisien fotonien lähteitä, mutta valitettavasti sellainenkin ratkaisu tuottaisi niitä melko hitaasti ja sattumanvaraisesti.
Vuonna 2013 ryhmä Oxfordin ja Lontoon yliopistojen fyysikoita ehdotti tehokkaampaa tapaa tuottaa fotoniryhmiä. Kuhunkin lähteeseen sijoitettiin kvanttimuisti, jotka sitten vapauttivat tallennetut fotonit samaan aikaan. Ajallisesti prosessi nopeutui kymmenkertaisesti.
Varsovan yliopiston fyysikoiden kehittämä laite edustaa ensimmäistä tämän käsitteen toteuttamista. Lisäksi se on paljon integroidumpi. Uudessa laitteessa kaikki fotonit luodaan välittömästi kvanttimuistin sisällä ja ulkoisia yksittäisien fotonien lähteitä ei enää tarvita ja tarvittava määrä kvanttimuistejakin on kutistunut vain yhteen.
Tutkijoiden koko koejärjestely vie pöytätilaa noin kaksi neliömetriä, mutta tärkeimmät tapahtumat syntyvät kämmenelle mahtuvassa lasisylinterissä. Kammion sisätila täytetään rubidiumatomiparien kaasuhöyryllä.
Hanke on tilallisesti monimuotomuisti: yksittäisiä fotoneja voidaan sijoittaa, tallentaa, käsitellä ja lukea eri alueilla sylinterin sisällä lasereiden avulla. Kokeissaan tutkijaryhmä generoi laitteestaan jopa 60 fotonin ryhmiä. Heidän laskelmien mukaan suurempitehoisia lasereilla voisi lisätä määrää jopa useisiin tuhansiin.
Tallennusaika voi olla kymmeniä mikrosekunteja. Yksinkertaisimmillaan fotonitoimintoja voi suorittaa nanosekunneissa.
Uudessa kvanttimuistissa voi periaatteessa suorittaa useita satoja toimintoja kullakin fotonilla, mikä riittää kvanttiviestintään ja informaation käsittelyyn, toteavat tutkija yliopistonsa tiedotteessa.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 27.2.2017
