Fyzici roztančili atomy kvantových teček v jednotném kvantovém tanci  
Britští kvantoví vědci naladili spiny jader atomů kvantových teček pomocí laseru na jednu společnou spinovou vlnu. S touto technologií bude možné vystavět kvantové paměti, které scházely jako poslední dílek do skládačky kvantových počítačů vybudovaných z kvantových teček.
Kvantové tečky mají velice slibnou budoucnost. Kredit: Lawrence Berk
Kvantové tečky mají velice slibnou budoucnost. Kredit: Lawrence Berk

Kvantové tečky jsou vlastně krystaly tvořené mnoha atomy. Vědci by je rádi využili jako qubity, přičemž by roli kvantové informace hrály elektrony polapené kvantovými tečkami. Problém je v tom, že za normálních okolností každý z atomů kvantové tečky s takovým polapeným elektronem magneticky interaguje prostřednictvím svého jaderného spinu. To omezuje použitelnost elektronu ve kvantové tečce jako qubitu.

 

Mete Atatüre z britské University of Cambridge a jeho tým na tom důkladně zapracovali. Podle Atatüreho jsou kvantové tečky ideálním rozhraním, na který působí světlo a v němž je možné ovládat a využívat individuální spiny. To, že jádra atomů kvantové tečky náhodně přebírají informaci od polapeného elektronu ve kvantové tečce, bývá považováno za mrzutost. Ale Atatüre a spol. dokázali sladit spiny jednotlivých atomů kvantové tečky a využít je ve svůj prospěch.


Atatüreho tým nalezl způsob, jak vytěžit interakci mezi polapeným elektronem a tisícovkami jader atomů polovodičové kvantové tečky. Použili k tomu laser, kterým ochladili atomy kvantové tečky na méně než 1 miliKelvin, čili na méně než jednu tisícinu stupně nad absolutní nulou. Pak dokázali ovládat tisíce jader těchto atomů a manipulovat s nimi najednou, v dokonalé souhře. Jako by tato jádra byla druhý qubitem. Tím Atatüre a spol. prokázali, že jádra atomů kvantové tečky si mohou vyměňovat informace s elektronovým qubitem. Kvantové tečky tím pádem mohou být využity k ukládání kvantové informace jako základní prvky kvantové paměti. Jejich výzkum právě publikoval časopis Science.

 

Mete Atatüre zcela vlevo. Kredit: Mete Atat
Mete Atatüre zcela vlevo. Kredit: Mete Atat

Kvantové počítače směřují k využití základních konceptů kvantové fyziky, které na běžného uživatele působí dojmem science fiction. Pokud se to všechno povede, tak by kvantové počítače měly předehnat tradiční elektroniku a rozpoutat revoluci v technologiích, ekonomice i výzkumu. Tak jako klasické počítače, i kvantové počítače potřebují procesor, paměť a sběrnici, kde běhají informace tam a zase zpátky. Procesorem kvantového počítače je vlastně qubit, kterým může být třeba právě elektron polapený ve kvantové tečce a roli sběrnice může sehrát foton, který vytvoří dotyčná kvantová tečka. Takový foton představuje ideální médium k přenosu informace. V této pěkné představě počítače z kvantových teček už schází jediná věc – kvantová paměť.

 

University of Cambridge.
University of Cambridge.

A tu teď svým výzkumem nabízí Atatüreho tým. Namísto toho, aby ovládali jednotlivé spiny jader atomů kvantové tečky, tak pomocí laserů komunikují s celými vlnami spinů. Je to prý jako na stadionu, když hledištěm prochází mexická vlna. Diváci fungují jako kolektiv a všichni jsou jako jeden. Stejně tak tančí jádra atomů kvantové tečky společně svůj kvantový tanec. Pro Atatüreho a další kvantové čaroděje je to poslední dílek skládačky. Teď mají všechno, co je třeba k tomu, aby mohli postavit kvantové paměti.

Literatura
University of Cambridge 21. 2. 2019, Science online 21. 2. 2019.

Datum: 22.02.2019
Tisk článku

Kvantový moment - Crease Robert, Goldhaber Alfred Scharff
 
 
cena původní: 350 Kč
cena: 308 Kč
Kvantový moment
Crease Robert, Goldhaber Alfred Scharff
Související články:

Švýcarští kvantoví mágové entanglovali 16 milionů atomů     Autor: Stanislav Mihulka (20.10.2017)
Kvantoví fyzici mají novou hračku: Kvantový teploměr!     Autor: Stanislav Mihulka (20.09.2018)
Teleportace fotonů z kvantových teček přiblížila kvantovou komunikaci     Autor: Stanislav Mihulka (23.12.2018)



Diskuze:

Žádný příspěvek nebyl zadán



Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni














Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace