Fyzici teleportovali kvantovou informaci v diamantu  
V diamantu bývají defekty, které způsobuje nahrazení uhlíku v krystalové mřížce diamantu atomy dusíku. Takové defekty mohou fungovat jako nanomagnety. Vědci toho dovedou využít k teleportaci kvantové informace v diamantu. Taková technologie by se mohla stát základem pro kvantovou komunikaci a kvantové distribuované výpočty.
Scéna je připravena pro kvantovou teleportaci v diamantu. Kredit: Yokohama National University.
Scéna je připravena pro kvantovou teleportaci v diamantu. Kredit: Yokohama National University.

Kvantová teleportace zaručuje přenos kvantové informace na jinak nedosažitelné místo. Může například zajistit přenos informace do kvantové paměti, aniž by přitom došlo k odhalení anebo zničení dotyčné kvantové informace. Zmíněným nedosažitelným místem mohou být třeba atomy uhlíku v diamantu. Jejich krystalová mřížka, která vytváří strukturu diamantu, vlastně představuje skvělé prostředí pro kvantovou teleportaci.


Tým fyziků, který vedl Hideo Kosaka z japonské Yokohama National University, právě takovou teleportaci v diamantu uskutečnil. Jejich výzkum má velký význam pro kvantové informační technologie, zejména pokud jde o sdílení a skladování citlivých informací.

Hideo Kosaka. Kredit: Yokohama National University.
Hideo Kosaka. Kredit: Yokohama National University.

Atom uhlíku obsahuje ve svém jádru obvykle šest protonů se šesti neutrony, které obíhá šest elektronů. Takové atomy vytvoří v diamantu velmi pevnou a odolnou mřížku. Když se ale namísto dvou uhlíku v krystalové mřížce diamantu vyskytne dusík a vedle něj prázdné místo, tak vytvoří defekt, takzvané NV (nitrogen-vacancy) centrum. Takové centrum, které je v diamantu obklopené atomy uhlíku, podle Kosaky funguje jako nanomagnet.


Kosakův tým připojil k diamantu drát o tloušťce asi čtvrtiny lidského vlasu. Na tento drát poté nechali působit mikrovlnné záření a rádiové vlny, čímž kolem dotyčného diamantu vytvořili oscilující magnetické pole. Tímto způsobem si připravili optimální kontrolované prostředí, v němž mohli teleportovat kvantovou informaci uvnitř diamantu.

 

Yokohama National University, logo.
Yokohama National University, logo.

Během experimentu použili nanomagnet, tedy NV centrum v diamantu, jako kotvu pro zachycení elektronu. Manipulací mikrovln a rádiových vln dosáhli toho, že díky magnetickému poli nanomagnetu kvantově provázali spin ukotveného elektronu se spinem jádra atomu uhlíku. Když došlo ke kvantovému provázání, čili entanglementu spinů elektronů a jádra atomu uhlíku, tak badatelé vyslali foton, který nesl kvantovou informaci. Kvantově provázaný elektron tento foton absorboval, čímž se kvantová informace fotonu prostřednictvím elektronu přenesla na jádro atomu uhlíku, s nímž byl elektron kvantově provázán. Tím pádem došlo k teleportaci informace na kvantové úrovni.


Podle Kosaky by se jejich kvantová teleportace v diamantu mohla stát základem pro průmyslově vyráběné kvantové opakovače (quantum repeater). Taková technologie je významná pro kvantovou komunikaci na velkou vzdálenost a distribuované kvantové výpočetní technologie.

Video:  Operations on NV center qubits | QuTech Academy


Literatura
Yokohama National University 28. 6. 2019, Communications Physics 2: 74.

Datum: 29.06.2019
Tisk článku

Biologie rostlin pro gymnázia - Kincl Jan
 
 
cena původní: 179 Kč
cena: 149 Kč
Biologie rostlin pro gymnázia
Kincl Jan
Související články:

Baterie z jaderného odpadu a diamantů vydrží 5 tisíc let     Autor: Stanislav Mihulka (04.12.2016)
Nejmenší a nejodolnější rádio světa funguje díky defektům v diamantu     Autor: Stanislav Mihulka (20.12.2016)
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