Kuprit posloužil k vytvoření Rydbergových polaritonů pro kvantové počítače  
Rydbergovy polaritony jsou bosonové kvazičástice, které by se mohly stát základem kvantových obvodů pro kvantové simulátory. Díky tenkému plátku kupritu, tedy oxidu měďnatého, se podařilo vytvořit Rydbergovy polaritony stokrát větší než doposud. Dalším krokem budou kvantové obvody.
Zakoupený kuprit z Namibie. Kredit: University of St Andrews.
Zakoupený kuprit z Namibie. Kredit: University of St Andrews.

Oxid měďný Cu2O se v přírodě vyskytuje jako kuprit, minerál červené barvy. Je pěkný, a jak se zdá, není to jeho jedinou předností. Tým odborníků, který vedl Hamid Ohadi ze skotské University of St Andrews, si kuprit sehnal a vyrobil s jeho pomocí kvazičástice, které by se mohly stát základem jistého typu kvantových počítačů.

 

Ohadi a spol. vytvořili Rydbergovy polaritony, tedy hybridní kvazičástice, které stojí na pomezí záření a hmoty. Polaritony jsou bosonové kvazičástice, které vznikají při spojení elektromagnetické vlny, čili fotonu, s excitací materiálu. V tomto konkrétním případě šlo o kvazičástice excitonové polaritony, které jsou výsledkem spojení mezi fotonem a excitonem, čili vázaným stavem elektronu a kladně nabité „díry“.

Hamid Ohadi. Kredit: H. Ohadi.
Hamid Ohadi. Kredit: H. Ohadi.

 

Rydbergovy polaritony se neustále „přepínají“ mezi zářením a hmotou. Jako by to byly dvě strany jedné mince. Na tom, která ze stran je právě aktuální, přitom závisí interakce polaritonů. Tyto interakce jsou klíčové pro konstrukci „kvantových simulátorů“ (quantum simulator), což je speciální typ kvantových počítačů. Jako obvykle využívají pro přenos informace namísto bitů qubity, které mohou nabývat hodnoty nejen 0 nebo 1, ale také jakékoliv mezi tím, což se projevuje na jejich výkonu.

 

Tato „superschopnost“ dovoluje kvantovým simulátorům studovat věci, které jsou pro konvenční počítače jen obtížně přístupné. Mohou pronikat do komplikovaných problémů fyziky, chemie nebo biologie, jako je vývoj vysokoteplotních supravodičů, příprava pokročilých hnojiv anebo analýzy struktury proteinů pro nové generace léků.

Logo. Kredit: H. Ohadi.
Logo. Kredit: H. Ohadi.

 

Ohadiho tým vytvořil Rydbergovy polaritony tak, že polapili záření mezi dvě vysoce odrazivá zrcadla. Mezi tato zrcadla poté umístili krystal kupritu, který původně pocházel z Namibie. Vybrousili ho do podoby tenkého plátku o tloušťce 30 mikrometrů. S jeho pomocí vznikly Rydbergovy polaritony, které jsou stokrát větší, než dosavadní rekordní kvazičástice tohoto typu. Volba kupritu samozřejmě nebyla náhodná. Tento materiál již nějakou dobu hraje významnou roli ve výzkumu excitonových polaritonů.

 

Jak uvádí Sai Kiran Rajendran z výzkumného týmu, sehnat vhodný kuprit na eBay bylo snadné. Opravdovou výzvou bylo vytvořit zmíněné polaritony. Nakonec to zvládli a teď ladí své postupy, aby bylo možné vytvořit kvantové obvody s Rydbergovými polaritony, což je další krok na cestě k vytouženým kvantovým simulátorům.

 

Literatura

University of St Andrews 15. 4. 2022.

Nature Materials online 14. 4. 2022.

Datum: 18.04.2022
Tisk článku

Související články:

Fyzici stvořili novou formu světla     Autor: Stanislav Mihulka (18.02.2018)
Kvazičástice v kvantových systémech mohou být prakticky nesmrtelné     Autor: Stanislav Mihulka (21.06.2019)
Magie polaritonů: Hybridní kvazičástice umožňují fyzikům čarovat se světlem     Autor: Stanislav Mihulka (05.07.2019)



Diskuze:

Za jakých podmínek to funguje?

Bohumil Tříska,2022-04-22 20:43:27

Zajímalo by mě, při jaké teplotě nebo jakých podmínkách to funguje, jestli to může přiblížit kvantový počítač běžnému uživateli?

Odpovědět

Nechápu nic

Václav Dvořák,2022-04-18 21:08:44

Dokázal by někdo normálním jazykem a v souvislostech vysvětlit o co vlastně jde ? Ty qubity jsou jiné než v běžném kvantovém počítači ?

Odpovědět


Re: Nechápu nic

Milan Štětina,2022-04-19 10:23:10

Normálním jazykem je to podle mě takto: hrajeme si s krystaly (různě na ně svítíme laserem), zaznamenali jsme něco neobvyklého (něco čemu pořádně nerozumíme), zatím nevíme co s tím, ale potřebujeme peníze na další výzkum.

Odpovědět


Re: Re: Nechápu nic?

Josef Hrncirik,2022-04-20 19:00:52

Určitě dobrý kup za drobák na obr.1!

Odpovědět


Re: Re: Nechápu nic

Peter Hrdlicka,2022-04-21 08:30:42

Pred niekoľkými rokmi bol tu na Oslu článok o zaujímavých pokusoch s kryštálmi. Že majú kryštýle zvláštne, až divné, vlastnosti. A to po nasvietení laserom. Že tieto vlastnosti trvajú ešte aj niekoľko minút/hodín po vypnutí laseru. Ten článok som tu hľadal viac krát. Ale som ho už nikdy nenašiel.

Odpovědět


Re: Nechápu nic

Repetálek Kuzma,2022-04-19 19:41:13

Foton/elektron - Světlo/hmota - 1/0.

Odpovědět


Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce








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