100.000 bit cahaya kuantum atom dan satu elektron digunakan untuk mendeteksi informasi kuantum

Para peneliti telah menemukan cara untuk menggunakan cahaya dan satu elektron untuk berkomunikasi dengan awan bit kuantum dan menyadari perilakunya, dan telah memungkinkan untuk mendeteksi satu bit kuantum di awan padat.

Para peneliti dari Universitas Cambridge mampu menyuntikkan “jarum” informasi kuantum yang sangat rapuh ke dalam “lubang jerami” yang terdiri dari 100.000 inti. Dengan menggunakan laser untuk mengontrol elektron, para peneliti dapat menggunakan elektron itu untuk mengontrol perilaku sedotan itu, membuat jarum lebih mudah ditemukan. Mereka mampu mendeteksi ‘jarum’ dengan akurasi 1,9 bagian per juta: cukup tinggi untuk mendeteksi satu bit kuantum dalam ukuran besar ini.

Strategi ini memungkinkan pengiriman informasi optik kuantum yang sangat rapuh ke sistem nuklir untuk serangan stroke dan memverifikasi impresi dengan gangguan minimal, sebuah langkah penting dalam pengembangan Internet kuantum berdasarkan sumber cahaya kuantum. Hasilnya dilaporkan di jurnal Fisika Alam.

Komputer kuantum pertama – yang akan melampaui perilaku aneh partikel subatom hingga superkomputer terkuat – akan segera hadir. Namun, untuk memanfaatkan potensi penuh mereka, mereka membutuhkan cara untuk membangun jaringan: internet kuantum. Saluran cahaya transmisi data kuantum ditujukan untuk calon Internet Kuantum dan saat ini tidak memiliki sumber cahaya kuantum yang lebih baik daripada titik kuantum semikonduktor: kristal kecil yang pada dasarnya merupakan atom buatan di

Namun, satu hal menghalangi Quantum Dot dan Quantum Internet: kemampuan untuk menyimpan sementara informasi kuantum di jaringan serta mementaskan posting.

“Solusi untuk masalah ini adalah menyembunyikan informasi kuantum yang rapuh di awan dalam 10.000 inti nuklir dan memiliki setiap titik kuantum seperti jarum alur di setiap segmen,” kata Matt Attar, profesor di Laboratorium Cavendish di Cambridge yang memimpin penelitian. “Tapi jika kita mencoba berkomunikasi dengan inti ini saat kita berkomunikasi dengan bit, mereka ‘membalik’ secara acak, menciptakan sistem suara.

Awan bit kuantum di titik kuantum biasanya tidak bekerja dalam keadaan koheren, menciptakan tantangan untuk mendapatkan informasi darinya. Namun, Atatre dan rekan-rekannya menunjukkan pada 2019 bahwa jika didinginkan ke suhu ultra-rendah menggunakan cahaya, nukleus ini bisa secara bersamaan ‘menari kuantum’, menghasilkan pengurangan yang signifikan dalam jumlah kebisingan dalam sistem.

Sekarang mereka telah menunjukkan langkah fundamental lainnya menuju pelestarian dan pemulihan informasi kuantum di dalam nukleus. Dengan mengontrol keadaan gabungan 10.000.000 inti, mereka mampu mendeteksi informasi kuantum sebagai ‘bit kuantum terbalik’ dengan akurasi sangat tinggi 1,9 bagian per juta: satu inti cukup untuk melihat sedikit membolak-balik awan.

“Secara teknis itu adalah penggugat terakhir,” kata Atatrey, yang juga anggota dari St John’s College. “Kami tidak memiliki cara untuk ‘berbicara’ dengan awan dan awan tidak memiliki cara untuk berbicara dengan kami. Tapi yang bisa kita bicarakan adalah elektron

Dengan menggunakan cahaya dari laser, para peneliti dapat berkomunikasi dengan sebuah elektron, yang berkomunikasi dengan putaran inti atau momentum sudut yang melekat.

Berbicara dengan elektron, en yang kacau dari spin mulai mendingin dan gembala mulai berkumpul di sekitar elektron; Di luar keadaan yang lebih disiplin ini, inti elektronik dapat menciptakan gelombang spin.

“Jika kita membayangkan bahwa awan berputar kita bergerak secara acak dengan sekawanan 100.000 domba, sulit untuk melihat seekor domba tiba-tiba berubah arah,” kata Atatrey. “Tetapi jika seluruh kelompok berlanjut sebagai gelombang yang ditentukan, arah perubahan domba tunggal menjadi sangat terlihat.”

Dengan kata lain, menyuntikkan gelombang spin yang dibuat oleh spin flip atom tunggal membuatnya lebih mudah untuk mendeteksi spin flip atom tunggal dalam 100.000 spin atom.

Dengan menggunakan teknik ini, para peneliti dapat mengirimkan data ke bit kuantum dan ‘mendengarkan’ apa yang dikatakan spin dengan gangguan minimal, dalam batas dasar yang ditetapkan oleh mekanika kuantum.

“Setelah mendapatkan kendali dan kepekaan atas potongan besar nukleus ini, langkah kami selanjutnya adalah melestarikan dan memulihkan bit kuantum sewenang-wenang dari pencatat spin nuklir,” kata Daniel Jackson, penulis bersama di Laboratorium Cavendish mahasiswa PhD.

“Langkah ini akan melengkapi memori kuantum yang terkait dengan cahaya – blok bangunan utama dalam cara mewujudkan Internet kuantum,” kata Dorian Gangloff, seorang peneliti di St. John’s College.

Selain potensi penggunaan Internet kuantum di masa depan, strategi ini juga dapat efektif dalam pengembangan solid-state. Komputasi kuantum.

Referensi: 15 Februari 2021, Fisika Alam.
DOI: 10.1038 / s41567-020-01161-4

Studi ini didukung oleh European Research Council (ERC), Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC) dan Royal Society.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Topan Super Surigae menyulut Pasifik

19 April 2021 Topan super mencapai intensitas ekstrem setahun lebih banyak daripada badai era satelit mana pun. Surigae tidak akan mendarat, tetapi topan yang muncul di...

Mekanisme fotoenzim kunci yang diuraikan

Kesan artis tentang katalisis enzimatik yang diusulkan dalam mekanisme fotodekarboksilase asam lemak (Sains 2021). Kredit: Damien Sorigué Pengoperasian enzim FAP, yang berguna untuk memproduksi...

DOE Mendorong Investasi A.S. yang Agresif dalam Energy Fusion

Sinar laser energi tinggi NIF berkumpul di target di tengah kamera target. Keberhasilan mendapatkan penyalaan fusi akan menjadi langkah maju yang besar dalam...

Fisikawan menciptakan bit kuantum yang dapat mencari materi gelap

Sebuah qubit (persegi panjang kecil) dipasang pada tingkat kebiruan, yang berada di atas jari untuk menunjukkan skala. Ilmuwan di Farmland Universitas Chicago menggunakan...

Ahli paleontologi memperkirakan bahwa 2,5 miliar T. rex menjelajahi Bumi selama periode Kapur

Untuk semua mereka yang terlambatKapur Menurut sebuah studi baru, jumlah total tyrannosaurus yang pernah hidup di Bumi adalah sekitar 2,5 miliar individu, di mana...

Newsletter

Subscribe to stay updated.