V dnešní době je obtížné představit si život bez komunikačních sítí, jako jsou mobilní sítě nebo internet. V dohledné budoucnosti by tyto technologie mohly spoléhat na kvantová zařízení s vysoce bezpečnou kvantovou kryptografií. Aby ale něco takového bylo možné, bude nejprve nutné vytvořit základní prvky pro kvantové technologie, z nichž pak bude možné sestavovat kvantová zařízení.
Kvantové komunikační sítě, stejně jako jejich klasické protějšky, budou potřebovat paměťové prvky, v nichž bude možné dočasně uskladnit informaci a dál s ní pracovat. Výzkumný tým, který vedl Philipp Treutlein ze švýcarské Universität Basel, vyvinul právě takový kvantový paměťový prvek, který je vhodný pro sériovou výrobu.
Pro přenos kvantové informace jsou obzvláště vhodně optické prvky, v nichž samotnou informaci přenášejí fotony. Lze je odeslat optickým kabelem, mimo jiné do kvantové paměti. V takové paměti je možné uložit kvantově mechanický stav dotyčných fotonů a v případě potřeby ho zase konvertovat zpět na fotony.
Treutlein s kolegy miniaturizovali vlastní dříve vyvinutou technologii optické kvantové paměti, která je založená na oblaku atomů rubidia ve skleněné komoře. Původně ručně vyrobenou několikacentimetrovou komoru zmenšili na pár milimetrů s využitím výrobních postupů pro atomové hodiny.
Aby získali potřebné množství atomů rubidia pro uložení kvantové informace v jednotlivých komorách, zahřáli komory na 100 °C. Zároveň tyto komory vystavili působení magnetického pole o indukci 1 tesla. Takto připravený paměťový prvek dokázal uskladnit fotony na dobu kolem 100 nanosekund. Volně letící foton by za tu dobu urazil asi 30 metrů.
Podle Treutleina bude v budoucnu možné umístit asi 1 000 takových paměťových prvků na jeden polovodičový wafer. Každý takový prvek by přitom měl uskladnit jeden foton. Vývoj technologie pokračuje, bude ještě například nutné optimalizovat skleněné komory, aby uskladnily fotony na co nejdelší dobu a přitom uchovaly jejich kvantové stavy.
Video: Dr P. Treutlein "Light-mediated strong coupling between a mechanical oscillator and atomic spins"
Literatura
V Caltechu postavili čip s optickou kvantovou pamětí, který pracuje se světlem
Autor: Stanislav Mihulka (12.09.2017)
Fyzici teleportovali kvantovou informaci v diamantu
Autor: Stanislav Mihulka (29.06.2019)
Čína spustila první kvantovou komunikační síť
Autor: Stanislav Mihulka (07.01.2021)
Kvantová teleportace snímků zajistí bezpečnější komunikaci
Autor: Stanislav Mihulka (28.12.2023)
Diskuze:
neumím si představit
Pavel Aron,2024-01-21 18:03:01
neumím si představit jak něco podobného může zaručit spolehlivost. Odolnost proti vnějším vlivům. A další věc je, že mě trochu děsí srozumitelnost těch technologií. Před nějakými 30-40 lety většina inženýrů technického oboru těmto technologiím rozuměla tak dnes ? Já s tím mám velký problém.
Re: neumím si představit
Jirka Naxera,2024-01-21 21:33:23
Tak spolehlivost neni nutnou podminkou pro kvantove vypocty, v porovnani s digitalem jsou qubity z principu chybove a kazdy realisticky kvantovy pocitac s tim musi pocitat (ostatne samoopravne kody se pouzivaji i v digitalni technice, jen ne tak podstatne).
Ad srozumitelnost. Zkuste se nad tim trochu vic a podrobne zamyslet. Vezmete si obycejny PN prechod, a zkuste si cvicne udelat jeho popis (a co popis, zkuste si treba predstavit odvozeni vlastnosti nejake pseudocastice, klidne jen "hloupeho" elektronu v polovodici).
Ony ty vodivostni pasy jsou hezky nazorna a pochopitelna pomucka, ale i za tim je dost nejednoducha matematika. Na druhou stranu, pevne verim, ze jakmile se neco z kvantoveho computingu dostane do praxe, vzniknou podobne srozumitelne zjednodusene modely i pro ne.
Zatim to moc na publikovani neni
Jirka Naxera,2024-01-21 02:42:51
No nechci byti kverulant, jako PoC technologie je to samozrejme dobre a zajimave, ale na presentovani siroke verejnosti? To snad az (jestli) se podari vylepsit o par radu technologii.
Jako kvalitni kvantovou pamet, co dokaze na 100ns podrzet kvantovy stav fotonu uz hezkych par let vozim pohozenou v kufru auta. Ted uz asi zbytecne, tech SC konektoru je v posledni dobe jak safranu. (cca. 20 metru standardniho optickeho vlakna funguje presne jako "kvantova pamet")
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
