„Kvantová flauta“ rozhýbe svetlo doteraz nevídaným spôsobom
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 15. 7. 2022
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Vedci vytvorili takzvanú „kvantovú flautu“, ktorá dokáže prinútiť fotóny k synchronizovanému pohybu a vzájomnej interakcii, čo sa v prírode takmer nikdy nedeje. Toto zariadenie by mohlo pomôcť zlepšiť budúce návrhy kvantových počítačov.
Podobne ako rovnomenný hudobný nástroj, aj kvantová flauta tímu z Chicagskej univerzity je kus kovu s dlhou dutinou v strede, do ktorej vedie rad otvorov z povrchu. Ale namiesto zvukových vĺn je toto zariadenie určené pre svetlo.
„Rovnako ako v hudobnom nástroji môžete cez celú vec poslať jednu alebo niekoľko vlnových dĺžok fotónov a každá vlnová dĺžka vytvorí „notu“, ktorá sa dá použiť na zakódovanie kvantovej informácie,“ povedal David Schuster, hlavný autor štúdie.
Podľa tímu by tieto rôzne „noty“ mohli fungovať ako kvantové bity (qubity) dát, čo znamená, že by sa mohli použiť na vytvorenie nových typov pamäte pre kvantové počítače alebo pomôcť opraviť chyby, na ktoré je táto technológia náchylná. Pri experimentoch so zariadením vedci dokázali ovládať interakcie až piatich nôt alebo qubitov naraz, pričom ako hlavný qubit použili supravodivý elektrický obvod. To ukazuje, že ak by sa systém zväčšil, mohol by výrazne zjednodušiť spôsob ovládania budúcich kvantových počítačov.
„Ak by ste chceli vytvoriť kvantový počítač s 1 000 bitmi a mohli by ste ich všetky ovládať prostredníctvom jediného bitu, bolo by to neuveriteľne cenné,“ povedal Schuster.
No možno najzvláštnejšia vec na tejto kvantovej flaute je, že funguje tak, že manipuluje s fotónmi tak, aby robili veci, ktoré v prírode robia len zriedka. Tieto častice svetla spolu normálne neinteragujú, čo znamená, že sa míňajú alebo dokonca prechádzajú jedna cez druhú. Za určitých podmienok ich možno občas prinútiť, aby interagovali vo dvojiciach, ale v novom zariadení sa tímu podarilo dosiahnuť, aby všetky fotóny interagovali medzi sebou naraz po tom, ako energia v systéme dosiahne kritický bod.
„Za normálnych okolností je väčšina interakcií častíc jedna na jednu - dve častice sa odrážajú alebo priťahujú,“ povedal Schuster. „Ak pridáte tretiu, zvyčajne stále interagujú postupne s jednou alebo druhou. V tomto systéme však interagujú všetky súčasne“.
Popri pokroku v oblasti kvantových počítačov tím tvrdí, že toto nezvyčajné skupinové správanie by mohlo odomknúť nové spôsoby štúdia fyziky a iných kvantových javov, ktoré doteraz nemuseli byť pozorované.
Výskum bol publikovaný v dvoch článkoch v magazínoch Physical Review Letters a Nature Physics.
