Ny studie: Lagring av kvantinformation med hårda röntgenstrålar banar väg för nya framsteg.

StockholmEn forskargrupp från olika institutioner, däribland Texas A&M University och Helmholtz Institute Jena, har upptäckt en ny metod för att lagra och frigöra röntgenpulser på en nivå där varje puls motsvarar enskilda fotoner. Denna upptäckt, publicerad i Science Advances, kan leda till stora framsteg inom kvantnätverk och databehandling med hjälp av röntgenfotoner.

Kvantminnen använder vanligtvis optiska fotoner och grupper av atomer. Men Dr. Olga Kocharovskaya och hennes team har upptäckt att användning av grupper av kärnor istället för atomer kan förlänga minnets varaktighet. Detta fungerar väl även i fasta material vid rumstemperatur. Den längre minnesvaraktigheten beror på att kärnövergångar påverkas mindre av yttre fält på grund av kärnans litenhet.

Lagets nya protokoll innebär:

• Använda rörliga kärnabsorbatorer för att skapa en frekvenskam i absorptionsspektrumet.
• Justera en kort puls med denna kams spektrum för absorption av kärnmålen.
• Återsända pulsen med en fördröjning orsakad av den omvända Dopplereffekten.

Konceptet bygger på förändringen i frekvens på grund av rörelse, vilket gör att olika frekvensdelar kan justeras. För att uppnå detta använde de en installation med en stationär absorberare och sex rörliga absorberare, vilket skapade ett sju-delat frekvensmönster.

Läs också:

Idag · 11:32

Proteiners minskade rörlighet vid kroniska sjukdomar avslöjar nya behandlingsvägar för forskarna

Denna metod kan resultera i starka och långvariga kvantminnen. Genom att använda kärnkohärenz kan lagringstiden förlängas, eftersom längre levande kärnisomerer kan användas mer effektivt. Dessutom kan detta protokoll bevara information på enkel-foton-nivå, vilket visar att det är ett pålitligt kvantminnessystem inom röntgenområdet.

Möjligheterna är stora. Användningen av kvantteknologier vid korta våglängder är lovande eftersom det minskar brus genom att medelvärdena utjämnas över många högfrekventa cykler. Detta kan leda till mer exakta och pålitliga kvantinformationssystem.

Teamets nästa steg är att kunna släppa lagrade fotonvågpaket vid behov och att skapa kopplingar mellan olika hårda röntgenfotoner. Dessa kopplingar, kallade intrassling, är viktiga för informationsbearbetning i kvantdatorer. Denna forskning kan få stor inverkan på utvecklingen av framtida kvantdatorer och nätverk.

Teamets framgång med att demonstrera sitt arbete öppnar upp nya möjligheter inom kvantoptik med hjälp av röntgenenergi. Deras flexibla och tillförlitliga uppställning kan bli avgörande för att främja kvantteknologier genom att utnyttja de särskilda egenskaperna hos röntgenfotoner för att göra betydande framsteg inom området.