Leis estranhas da mecânica quântica: Computadores quânticos vai trabalhar muito mais rápido do que os convencionais

Físicos da Universidade de Innsbruck foram transferidos directamente a informação quântica armazenada em um átomo para uma partícula de luz.

Essa informação poderá então ser enviada ao longo da fibra óptica a um átomo distante.Não só as fibras ópticas transmitem informações a cada dia em todo o mundo à velocidade da luz, mas eles também podem ser aproveitados para o transporte de informação quântica.

O trabalho é relatado na edição atual da Nature Photonics por uma equipe de pesquisa liderada por Tracy Northup e Blatt Rainer.

Graças às leis estranhas da mecânica quântica, os computadores quânticos seriam capazes de realizar certas tarefas computacionais muito mais rápido do que os computadores convencionais.

Informação quântica do átomo é escrito sobre o estado de polarização do fóton. Gráficos: Harald Ritsch

Entre as tecnologias mais promissoras para a construção de um computador quântico são sistemas de átomos individuais, confinados em armadilhas chamados de íons e manipulados com laser.

No laboratório, esses sistemas já foram usados ​​para testar blocos de construção essenciais de um futuro computador quântico.

"Atualmente, podemos realizar cálculos quânticos de sucesso com átomos," explica Andreas Stute e Bernardo Casabone, ambos estudantes de PhD da Universidade de Innsbruck Instituto de Física Experimental.

"Mas nós ainda estão faltando as interfaces viáveis ​​com que informação quântica podem ser transferidos através de canais ópticos de um computador para outro." O que torna a construção dessas interfaces especialmente desafiador é que as leis da mecânica quântica não permitem que a informação quântica para ser simplesmente copiado. Em vez disso, uma internet quântica futuro - isto é, uma rede de computadores quânticos ligados por canais ópticos - teria de transferir informação quântica sobre partículas individuais de luz, conhecida como fotões. Estes fotões serão então transportadas através de uma ligação de fibra óptica para um local distante de computação.

Agora, pela primeira vez, a informação quântica foi transferida directamente a partir de um átomo em uma armadilha de iões para um único fotão.

Quantum networkers

A Universidade de Innsbruck armadilha físicos primeira um único íon cálcio em uma armadilha iônica e posicioná-lo entre dois espelhos altamente refletivos.

"Nós usamos um laser para gravar a informação desejada quântica para os estados eletrônicos do átomo", explica Stute. "O átomo é depois excitado com um segundo laser, e, como resultado, ele emite um fotão.Neste momento, nós escrevemos informação quântica do átomo para o estado de polarização do fóton, assim mapeá-lo para a partícula de luz. "

O fotão é armazenado entre os espelhos até que finalmente voa fora através de um espelho, o qual é menor do que o outro reflector. "Os dois espelhos orientar o fóton em uma direção específica, efetivamente guiando-a em uma fibra óptica", diz Casabone.

A informação armazenada na quântico de fotões pode, assim, ser transmitida ao longo da fibra óptica a um computador quântico distante, onde a mesma técnica pode ser aplicada no verso a escrevê-lo de volta para um átomo.

Publicação: Quantum de estado de transferência de um íon de um fóton. A. Stute, B. Casabone, B. Brandstätter, K. Friebe, TE Northup, R. Blatt. Nature Photonics 2013 DOI: 10.1038/NPHOTON.2012.358 -http://www.nature.com/nphoton/journal/vaop/ncurrent/full/nphoton.2012.358.html

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