Jurutera di Institut Teknologi California telah menunjukkan bahawa atom dalam rongga optik dapat menjadi salah satu teknologi utama untuk fungsi Internet kuantum. Para penyelidik menerbitkan karya mereka dalam jurnal Nature.
Jaringan kuantum akan menghubungkan komputer kuantum melalui sistem khas yang akan menyediakan hubungan antara mereka. Secara teori, komputer kuantum suatu hari akan dapat melakukan fungsi tertentu lebih cepat daripada sistem pengkomputeran klasik, menggunakan sifat mekanik kuantum, seperti superposisi keadaan, yang memungkinkan bit kuantum menjadi nol dan satu pada masa yang sama.
Seperti komputer klasik, para saintis ingin menghubungkan beberapa komputer kuantum untuk bertukar data dan bekerjasama - untuk membuat sejenis "internet kuantum." Ini akan membuka pintu kepada pelbagai aplikasi, termasuk pengkomputeran kuantum dan komunikasi yang disulitkan. Walau bagaimanapun, rangkaian seperti itu mesti dapat memindahkan maklumat antara dua peranti tanpa mengubah sifat kuantum maklumat yang dihantar.
Model semasa berfungsi seperti ini: Satu atom atau ion bertindak seperti qubit dan menyimpan maklumat mengenai sifat kuantumnya, seperti putaran. Untuk membaca maklumat ini dan memindahkannya ke tempat lain, atom mesti bersemangat dengan denyut cahaya, menyebabkannya memancarkan foton yang putarannya dililit dengan putaran atom dan sama dengannya. Foton kemudian dapat menghantar maklumat yang berkaitan dengan atom pada jarak jauh melalui kabel gentian optik. Tetapi melakukannya lebih sukar daripada kedengarannya. Sebilangan besar atom sensitif terhadap turun naik medan magnet dan elektrik, yang menyebabkan kesilapan dalam operasi peranti berdasarkannya.
Untuk mengatasi masalah ini, para penyelidik Caltech membina sebuah resonator nanofotonik - batang sepanjang 10 mikron dengan corak khas yang terukir di permukaannya, terbuat dari kristal ytrium ortovanadate. Kemudian para saintis meletakkan ion logam nadir bumi ytterbium Yb 3+ di tengahnya. Apabila sinaran dihantar melalui resonator seperti itu, ia melewati beberapa kali sepanjang rod dan, akhirnya, setelah kehilangan tenaga yang cukup, diserap oleh ion ytterbium. Penulis juga menunjukkan bahawa rongga dalam bahan mengubah persekitaran ion, yang menyebabkan foton yang dipancarkan dapat tinggal di dalam bahan hingga 99% waktu, dan sementara itu para saintis dapat mengukur sifatnya.
Sebagai tambahan, ion ytterbium dapat menyimpan maklumat di belakangnya selama 30 milisaat. Ini cukup untuk menghantar maklumat ke seluruh benua Amerika Syarikat. Pasukan ini kini fokus untuk membuat blok bangunan rangkaian kuantum. Mereka kemudian berharap dapat mengembangkan eksperimen mereka dan menghubungkan dua bit kuantum yang berjauhan.
Pengarang: Nikita Shevtsev
