A kvantumtechnológia egyik kihívása, hogy a kvantumszámítógépek mikrohullámú jelekkel működnek, míg a kvantumkommunikáció optikai szálakon, fotonok segítségével történik. A projekt célja egy olyan kísérleti platform létrehozása volt, amelyben ultranagy vákuumban a hideg atomok közvetítik a mikrohullám (MW) és az optikai jelek közötti kölcsönhatást. „A kutatás alapját egy optikai rezonátor adja, amelyben lézerrel lehűtött rubídium atomokat optikai dipólcsapdában lebegtetünk, és az atom-foton kölcsönhatást kvantummechanikai szinten kontrolláljuk” mondta Dombi András. Az atomok kvantumos állapotain keresztül az optikai és a mikrohullámú gerjesztések összecsatolódnak, így az atomok lehetővé teszik a nagyon eltérő hullámhosszú mezők hullámkeverési folyamatainak nagy hatásfokú megvalósítását. 

„A kísérleti rendszert megépítettük, valamint demonstráltuk a képességét mikrohullámú és optikai mezők keverésére. A rendszer működési paramétereinek teljes felmérése és kalibrálása még hosszú időt igényel, ugyanakkor a beépített módszerek sokféleségének köszönhetően már ez a kezdeti fázis is számos új kísérleti eredmény elérésével kecsegtet a hideg atomos rezonátoros kvantumelektrodinamika aktuális kutatási irányaiban” nyilatkozta a projektvezető, Domokos Péter. 

A Wigner FK kvantumoptika laboratóriumában megépített rendszer hosszú távon egy referencia- és validációs platformként szolgál majd, amelyen összehasonlítható és tesztelhető a nemzetközi partnereknél készülő chip-alapú, integrált MW–optikai átalakító működése is. A projekt eredményei közvetlenül hozzájárulnak a kvantumkommunikációs és kvantumérzékelési technológiák fejlődéséhez, és alapot teremtenek új, nagy érzékenységű MW–optikai konverziós eszközök fejlesztéséhez.

Forrás: HUN-REN Wigner Fizikai Kutatóközpont