Pierwszy fotonowy „scalak”

Holograficzna pamięć atomowa © UW

Udostępnij:

Holograficzna pamięć atomowa, wymyślona i skonstruowana przez fizyków z Uniwersytetu Warszwskiego, jest pierwszym urządzeniem zdolnym generować pojedyncze fotony w grupach liczących po co najmniej kilkadziesiąt sztuk.

Całkowicie bezpieczne, kwantowe łącza o dużej przepustowości, a nawet konstrukcja jednej z odmian komputerów kwantowych – to możliwe zastosowania nowego źródła pojedynczych fotonów zbudowanego na Wydziale Fizyki. Po raz pierwszy pozwala ono na żądanie wyprodukować nie pojedynczy foton, lecz ich dużą, precyzyjnie kontrolowaną grupę.

W stosunku do dotychczasowych rozwiązań i pomysłów nasz przyrząd charakteryzuje się znacznie większą wydajnością i skalą integracji. W sensie funkcjonalnym można nawet o nim myśleć, jak o działającym na pojedynczych fotonach pierwszym odpowiedniku małego układu scalonego – mówi dr hab. Wojciech Wasilewski z FUW.

Pojedyncze fotony można dzisiaj stosować np. do realizowania gwarantujących pełną dyskrecję protokołów komunikacji kwantowej. Do wykonywania złożonych obliczeń kwantowych potrzebne byłyby jednak całe grupy fotonów.

W 2013 roku zespół brytyjskich fizyków z uniwersytetów w Oxfordzie i Londynie zaproponował wydajny protokół wytwarzania grup fotonów. Wyliczono, że oczekiwanie na grupę 10 fotonów skracałoby się z lat do mikrosekund. Zaprezentowane na FUW źródło jest pierwszą realizacją tego pomysłu.

Cały nasz układ eksperymentalny zajmuje na stole optycznym powierzchnię mniej więcej dwóch metrów kwadratowych. Wszystkie najważniejsze rzeczy dzieją się jednak w samej pamięci, czyli w cylindrze o długości ok. 10 cm i średnicy 2,5 cm. Wnętrze cylindra wypełniają jedynie pary rubidu 87Rb, znajdujące się w temperaturze 60-80 stopni Celsjusza – opisuje Michał Dąbrowski, doktorant FUW.

Nowa pamięć, zbudowana dzięki grantom Preludium i Sonata Narodowego Centrum Nauki oraz środkom projektu PhoQuS@UW, jest wielomodowa przestrzennie: poszczególne fotony można umieścić, przechować, przetworzyć i odczytać w różnych obszarach przestrzeni wewnątrz cylindra pełniących rolę wydzielonych komórek pamięci.

Trwałość pamięci kwantowej zbudowanej na FUW sięga od kilku do kilkudziesięciu mikrosekund, co pozwala wykonywać na fotonach proste operacje w czasie liczonym w nanosekundach. Taki czas jest wystarczający w kwantowej komunikacji (np. do przesyłania światłowodem fotonów) i przetwarzaniu informacji. Przyrząd usuwa kolejną przeszkodę na drodze do budowy jednej z odmian komputerów kwantowych, które mogłyby dokonywać bardzo szybkich obliczeń.



Źródło: Uniwersytet Warszawski

Udostępnij:

Drukuj




MM




TOP w kategorii






Chcesz otrzymać nasze czasopismo?
Zamów prenumeratę
Zobacz również