Toekomstbestendige optische vezels voor kwantumcomputing: innovatieve bath-fiber met luchtzakjes in de kern

AmsterdamEen team van natuurkundigen aan de Universiteit van Bath heeft nieuwe optische vezels ontwikkeld, speciaal ontworpen voor toekomstige toepassingen in de kwantumcomputing. Kwantumtechnologieën bieden veelbelovende mogelijkheden, zoals het oplossen van complexe vraagstukken, het ontwikkelen van nieuwe medicijnen en het mogelijk maken van veilige communicatie.

Optische vezels in hedendaagse kabelnetwerken hebben massieve kernen en zijn niet geschikt voor quantumcommunicatie. De nieuwe vezels van Bath hebben een unieke kern met luchtzakken die erdoorheen lopen, wat ze geschikter maakt voor dit doel.

Dr. Kristina Rusimova van de Universiteit van Bath legde uit dat hun vezels het licht op een unieke manier doorgeven. Gewone vezels beperken de lichtgolflengtes door het gebruik van silicaglas, wat niet geschikt is voor enkel-fotonbronnen, qubits en andere quantumcomponenten. De Bath-vezels daarentegen zijn ontworpen om aan deze specifieke eisen te voldoen.

Belangrijke kenmerken zijn onder andere:

• Micro-gestructureerde kern met luchtzakken
• Compatibiliteit met enkel-fotonbronnen en qubits
• Mogelijkheid om quantum-repeaters te integreren

Licht biedt mogelijkheden voor kwantumcomputers. Fotonen, deeltjes van licht, hebben unieke eigenschappen. Een belangrijke eigenschap is kwantumverstrengeling. Twee verstrengelde fotonen kunnen informatie delen en beïnvloeden, zelfs als ze ver van elkaar verwijderd zijn. Dit kan leiden tot zeer krachtige berekeningen. In tegenstelling tot klassieke bits kunnen verstrengelde fotonen zowel een één als een nul tegelijk zijn.

Dr. Cameron McGarry, voormalig werkzaam in Bath, benadrukte onlangs in een paper het belang van een quantum internet. Dit nieuwe internet zal speciale optische vezels vereisen, anders dan de huidige. Deze vezels zullen grootschalige quantumnetwerken en nieuwe technologie mogelijk maken.

Lees ook:

Vandaag · 22:12

Diepe vriendschappen verbeteren het geluk van jonge vrijgezellen

Onderzoekers bespreken de uitdagingen van het opzetten van een quantum-internet. Speciale vezels zijn hiervoor cruciaal. Ze zullen helpen bij communicatie over lange afstand en quantum-repeaters. Quantum-repeaters vergroten het bereik van quantumtechnologie.

Speciale vezels hebben vele toepassingen die verder reiken dan alleen het verbinden van netwerkknooppunten. Ze kunnen de mogelijkheden van quantumcomputers uitbreiden. Daarnaast kunnen ze verstrengelde fotonen produceren, golflengtes veranderen, fungeren als verliesarme schakelaars of dienen als opslag voor quantumgeheugen.

Dr. McGarry legde uit hoe het speciale ontwerp van deze vezels werkt. Door de luchtzakjes kunnen wetenschappers het gedrag van licht veranderen. Dit kan gebruikt worden om paren van gekoppelde fotonen te creëren, fotonkleuren te veranderen en atomen binnen de vezels te vangen.

Dr. Kerrianne Harrington, een postdoctoraal onderzoeker, benadrukte de snelle vooruitgang in microgestructureerde optische vezels. Deze zijn van groot belang voor de industrie. Het onderzoek van het team uit Bath toont veelbelovende ontwikkelingen en mogelijke voordelen voor toekomstige kwantumtechnologieën.

Dr. Alex Davis, een Quantum Career Acceleration Fellow, legde uit dat deze vezels licht strak kunnen vasthouden en over grote afstanden kunnen transporteren. Dit is cruciaal voor het creëren van speciale kwantumlichttoestanden. Ze worden gebruikt in kwantumcomputers, nauwkeurige metingen en veilige data-encryptie.

Het doel is om een quantumapparaat te ontwikkelen dat beter presteert dan een klassieke computer. Onderzoekers in Bath hebben obstakels geïdentificeerd die nieuwe onderzoeksrichtingen kunnen openen. De speciale vezels die ze hebben gemaakt, kunnen ons dichter bij dit doel brengen.