Rekor Kıran Kübit Depolama, Kuantum Haberleştirmesini Yakınlaştırıyor

Onlarca yıldır bilim insanları, bilgi işlemeyi dönüştürecek olan kuantum hesaplama hayalinin peşinden koştular. Eşlik eden bir rüya, uzak kuantum bilgisayarların birbirine bağlanmasına izin verecek olan uzun mesafeli kuantum haberleşmesidir. Bununla birlikte, bunun gerçekleşmesi için, kuantum bit bilgi depolanabileceği süreyi uzatabilmemiz gerekir, bu nedenle, zaman hala insan kapasitesinden daha kısa olsa bile, yeni bir depolama kaydı tespit etmek için ileriye dönük önemli bir adımdır.

Sıradan bilgisayarlar bilgileri bit ve bayt olarak depolarken, kuantum hesaplama kuantum bitlerini veya kübitleri kullanır. Bunlar iki durumun kuantum süperpozisyonuna izin verir, böylece bir elektron aynı anda hem yukarı hem de aşağı dönebilir.

Kübitler, tıpkı sıradan bitler gibi, optik fiberler boyunca ışık olarak iletilebilir - ancak sıradan bitler gibi, onları taşıyan fotonların tekrarlayıcı istasyonlar gerekmeden önce gidebilecekleri mesafenin bir sınırı vardır. Bununla birlikte, klasik bitlerin aksine, bu tekrarlayıcı istasyonlar, kübitleri değerli kuantum durumlarından mahrum bırakmadan kopyalayamaz veya çoğaltamaz.

Çözüm, fotonların kuantum durumlarını kristaldeki atomlara aktarmalarına izin vererek, daha sonra gönderilmek üzere yeniden oluşturulabilen kuantum hafızalı kristaller yaratmakta yatar. Bu bellek ilk olarak 2015'te gösterildi, ancak yalnızca 0,5 milisaniye sürdü. Pratik kullanım için minimum 10 ms olduğundan, arayış daha iyisini yapmaktı.

2015 makalesinden sorumlu ekip, npj Quantum Information dergisinde önceki performanslarını 40 kat artırdıklarını duyurdu.

Cenevre Üniversitesi'nden Dr. Mikael Afzelius yaptığı açıklamada, 20 milisaniyenin duyularımız için kısa bir süre olduğunu söyledi: "Bu, katı hal sistemine, bu durumda bir kristale dayanan bir kuantum bellek için bir dünya rekoru. küçük bir sadakat kaybıyla 100 milisaniye işaretine ulaşmayı başardı." dedi.

Afzelius ve ortak yazarlar, itriyum silikon dioksit kristallerini periyodik tablodaki en az ünlü elementlerden biri olan nadir toprak öropyumu ile katkıladılar. Kristaller mutlak sıfıra yakın sıcaklıklarda tutulduklarında, atomları kuantum dolaşıklık durumlarını korur.

Kristale bir Tesla'nın binde biri büyüklüğünde küçük bir manyetik alan uyguladık ve kristale yoğun radyo frekansları göndermekten oluşan dinamik ayrıştırma yöntemlerini kullandık." dedi ortak yazar doktora öğrencisi Antonio Ortu.

Makale, iyileştirmenin çoğunu manyetik alanın eklenmesine bağlıyor. Katkılı kristallerin, farklı serbestlik derecelerinde kübitlerin verimli bir şekilde "çoğullanmasına" izin verdiğini, böylece her bir kübit modunun kendi kristaline ihtiyaç duyması yerine birçok kübit modunun depolanabileceğini belirtiyor. Depolama süresini uzatmak için, ayrıştırmada daha az ısı üretmek veya onu uzaklaştırmanın daha iyi bir yolunu bulmak gerekecektir.

Yazarlar bunu başarabileceklerinden eminler, ancak daha zor bir görev, aynı anda birden fazla foton depolayabilen cihazlar oluşturmak olacaktır. Bu sadece çok daha verimli olmakla kalmayacak, fotonların dolanması da gizlilik sağlayacaktır.

 

Kaynak:

https://www.iflscience.com/physics/record-breaking-qubit-storage-brings-quantum-telecommunication-closer/