Nowoczesne włókna optyczne do ery komputerów kwantowych: nowe rozwiązania naukowe w badaniu

WarsawFizycy z Uniwersytetu w Bath opracowali nowe włókna optyczne przeznaczone do przyszłych zastosowań w komputerach kwantowych. Technologie kwantowe posiadają ogromny potencjał, w tym możliwość rozwiązywania skomplikowanych zagadnień, tworzenia nowych leków oraz zapewniania bezpiecznej komunikacji.

Standardowe światłowody w obecnych sieciach kablowych mają stałe rdzenie i nie nadają się do komunikacji kwantowej. Nowe włókna z Bath charakteryzują się unikalnym rdzeniem z kieszeniami powietrznymi wzdłuż ich długości, co sprawia, że są bardziej odpowiednie do tego zastosowania.

Dr Kristina Rusimova z Uniwersytetu w Bath wyjaśniła, że ich włókna przekazują światło w wyjątkowy sposób. Zwykłe włókna ograniczają długości fal świetlnych z powodu szkła krzemionkowego, co nie jest odpowiednie dla źródeł pojedynczych fotonów, kubitów i innych komponentów kwantowych. Jednak włókna opracowane w Bath są zaprojektowane tak, aby spełnić te specyficzne wymagania.

Kluczowe cechy to:

• Mikrostrukturalny rdzeń z kieszeniami powietrznymi
• Zgodność z emiterami pojedynczych fotonów i kubitami
• Możliwość integracji z kwantowymi repeaterami

Światło ma potencjał w dziedzinie obliczeń kwantowych. Fotony, czyli cząstki światła, cechują się unikalnymi właściwościami. Jedną z istotnych cech jest splątanie kwantowe. Dwa splątane fotony mogą dzielić się informacją i wpływać na siebie nawzajem, nawet jeśli znajdują się daleko od siebie. To może prowadzić do niezwykle efektywnych obliczeń. W przeciwieństwie do klasycznych bitów, splątane fotony mogą jednocześnie przyjmować wartość zarówno jedynki, jak i zera.

Dr Cameron McGarry, który wcześniej pracował w Bath, podkreślił znaczenie kwantowego internetu w niedawnym artykule. Nowa sieć będzie wymagała specjalnych włókien optycznych, odmiennych od tych, których używamy obecnie. Dzięki tym włóknom możliwe będzie stworzenie dużych sieci kwantowych oraz rozwój nowej technologii.

Zobacz również:

Dzisiaj · 20:11

Pora dnia kluczowa dla diagnozy demencji

Badacze omówili trudności związane z tworzeniem internetu kwantowego. Specjalne włókna są niezbędne w tym procesie. Będą wspomagać komunikację na duże odległości oraz działanie przekaźników kwantowych. Przekaźniki kwantowe zwiększają zasięg technologii kwantowej.

Włókna specjalne mają wiele zastosowań poza łączeniem węzłów sieci. Mogą wspierać komputery kwantowe w tych punktach. Potrafią również wytwarzać splątane fotony, zmieniać długości fal, działać jako przełączniki o niskich stratach lub służyć jako pamięć kwantowa.

Dr. McGarry wyjaśnił działanie specjalnie zaprojektowanych włókien. Obecność kieszeni powietrznych w tych włóknach pozwala naukowcom modyfikować zachowanie światła. Dzięki temu można tworzyć sparowane fotony, zmieniać ich kolory oraz umieszczać atomy wewnątrz włókien.

Dr Kerrianne Harrington, badaczka po doktoracie, zwróciła uwagę na szybkie postępy w dziedzinie mikroukierunkowanych włókien optycznych. Są one niezwykle istotne dla przemysłu. Badania zespołu z Bath wskazują na obiecujące odkrycia i potencjalne korzyści dla przyszłych technologii kwantowych.

Dr. Alex Davis, stypendysta Programu Przyspieszonego Rozwoju Kariery w Dziedzinie Kwantów, wyjaśnił, że te włókna mogą skutecznie przenosić światło na duże odległości. Jest to kluczowe dla tworzenia specjalnych stanów światła kwantowego. Zastosowania takich włókien obejmują komputery kwantowe, precyzyjny pomiar oraz bezpieczne szyfrowanie danych.

Celem jest stworzenie urządzenia kwantowego, które działa lepiej niż zwykły komputer. Badacze z Bath zidentyfikowali wyzwania mogące wyznaczać nowe kierunki badań. Wytworzone przez nich specjalne włókna mogą nas przybliżyć do tego celu.