A Chicagói Egyetem tudósai egy új kvantumkommunikációs tesztkörnyezetet mutattak be távoli szupravezető csomópontokkal. Ez az áttörést jelentő technológia forradalmasíthatja a kvantumkommunikációs rendszereket, lehetővé téve az összetett kvantumállapotok hatékony kommunikációját szupravezető áramkörökben.
Mi az a kvantumkommunikáció?
A kvantumkommunikáció egy olyan technológia, amely a kvantummechanika alapelveit használja az információ átvitelére és kommunikációra. A hagyományos kommunikációs rendszerekkel ellentétben, amelyek a klasszikus fizika alapján működnek, a kvantumkommunikáció a kvantummechanika sajátos jelenségeit használja ki, például a kvantumegyütthatók szuperpozícióját és az összefonódást.
A kvantumszámítógépek hatalmas adatmennyiségek gyorsabb feldolgozására képesek, mint a hagyományos számítógépek. Ez a gyorsabb feldolgozási sebesség jelentősen befolyásolhatja az új technológiák, például a mesterséges intelligencia és a kriptográfia fejlődését.
A Physical Review Letters című folyóiratban megjelent tanulmány szerint az új áttörés kikövezheti az utat a szupravezető áramkörökben az összetett kvantumállapotok hatékony kommunikációja előtt. „Új tanulmányunkban azt mutatjuk be, hogy miként lehet egyszerre több qubitet reprezentáló komplex kvantumállapotokat elküldeni" - mondta Andrew Cleland, a tanulmány társszerzője. "Ehhez a kvantumállapotot egy rezonátorba töltöttük, majd a teljes rezonátorállapotot elküldtük az átviteli ponthoz, és egy távoli rezonátorral befogtuk".
Rezonátorok
A rezonátorok, azaz az elektromos rezonanciát mutató eszközök elméletileg végtelen számú kvantumszinttel rendelkeznek. Nagyon összetett állapotokat tudnak tárolni, amelyek több qubitnyi adatot kódolnak. Ezen előnyös tulajdonságok miatt a rezonátorok használata az adatok küldésére és fogadására növelheti a rendelkezésre álló sávszélességet.
A kutatók szupravezető qubit bevonásával végeztek kísérletet. A qubiteket hangolható szupravezető rezonátorokhoz csatlakoztatták, amelyek mindegyike egy 2 méter hosszú átviteli vezetékhez volt csatlakoztatva egy változtatható kapcsoló segítségével. A rezonátor és az átviteli vezeték közötti kapcsoló aktiválása után a kvantumállapot, amely lehetett összetett is, kiszabadult a rezonátorból, és összefonódott fotonok csoportjaként mozgott tovább. A fotonokat ezután a másik rezonátor fogadta, és annak qubitje segítségével elemzi. Ez a kétirányú rendszer mindkét irányban egyenlő átvitelt tesz lehetővé.
Az eredmények megvalósítható utat mutatnak két csomópont közötti, egyetlen fotonnál bonyolultabb kvantumállapotok hatékony kommunikációja felé. A kutatók reményei szerint az új kvantumkommunikációs tesztkörnyezet hamarosan utat nyithat a további munkák és fejlesztések előtt. Például felhasználható lenne az osztott számítástechnika megvalósítására, amelyben egy áramkör minden egyes csomópontja számításokat végez, és az eredményeket hatékonyan közli egy másik csomóponttal. Ezenkívül olyan rendszerek bemutatására is felhasználható lenne, amelyekben két csomópont osztozik egy összetett állapoton, és mindegyikük különböző manipulációkat hajt végre ezen az állapoton.
Forrás: Interesting Engineering
A borítókép illusztráció, forrás: Adobe Stock
