Kvanttimaista informaation siirtoa

Aalto-yliopiston ja Jyväskylän yliopiston tutkijat ovat kehittäneet uuden tavan tehdä huipputarkkoja mikroaaltoalueen mittauksia.

Varsinaisesti tutkimus liittyi tieteelliseen työhön vahvistinten kvanttirajasta mutta kehitettyä menetelmää voidaan käyttää kvantti-informaation käsittelyssä esimerkiksi muuntamalla elektroniikkapiireissä olevaa informaatiota valon kantamaksi.

Professori Mika Sillanpään johtamassa työssä tutkijat yhdistivät nanomekaanisen värähtelijän eli ”nanorumpukalvon” kahteen suprajohtavaan piiriin. Tuloksena oli eräs maailman tarkin mikroaaltojen mittaus mutta laitteella voidaan myös siirtää kvantti-informaatiota taajuudelta toiselle ja samalla vahvistaa sitä.

”Tällä tavoin voitaisiin siirtää informaatiota vaikkapa suprajohtavista kvanttibiteistä näkyvän valon alueen ’lentäviin kubitteihin’ ja takaisin”, maalailevat laitteen teorian luoneet professori Tero Heikkilä ja akatemiatutkija Francesco Massel.

Menetelmää voidaan soveltaa esimerkiksi hybrideissä optis-mikroaalto järjestelmissä, joista voi luoda keskittimen kvanttitason signaaleille.

Myös Polytechnique Montréalin ja Ranskalaisen CNRS:n tutkijoiden työ vie meidät hieman lähemmäksi aikaa, jolloin informaatiota siirretään kvanttiperiaatteilla.

Heidän saavutus oli luoda kubitteja sinkkiselenidissä, mikä mahdollistaa tuottaa rajapinnan kvanttifysiikan ja valonnopean informaation siirron välillä.

Elektronin jättämän aukon spinistä voidaan muodostaa kubitti. Ja erityisesti sinkkiselenidissä toteutettu ympäristö suojaa tällaista kubittia ja auttaa säilyttämään sen kvantti-informaation pidempään.

Tässä työssä lasereilla toteutetut operaatiot tuottivat informaation kvanttisiirron kiinteän kiteeseen vangitun kubitin ja lentävien kubittien eli fotonien välillä.

Tekniikka osoittaa, että on mahdollista luoda kubitti nopeammin kuin aiemmin käytetyt menetelmät. Vain satakunta pikosekuntia riittää siirtyä lentävästä kubitista staattiseen kubittiin ja päinvastoin.