Nopea kvanttimuisti fotoneille

Baselin yliopiston fyysikot ovat kehittäneet muistia, joka voi tallentaa fotoneja. Nämä kvanttihiukkaset kulkevat valon nopeudella ja sopivat siten erittäin suuren nopeuden tiedonsiirtoon.

Tutkijat pystyivät tallentamaan fotonit atomihöyryyn ja lukemaan ne myöhemmin muuttamatta niiden kvanttimekaanisia ominaisuuksia liikaa. Tämä muistitekniikka on yksinkertainen ja nopea ja se voi löytää sovelluksen tulevassa kvantti-internetissä.

Useiden vuosien ajan tutkijat ympäri maailmaa ovat työskennelleet yksittäisillä fotoneilla toimivien verkkojen tuottamiseksi. Yhden bitin koodaaminen fotoniin on erittäin tehokas ja se mahdollistaa radikaalisti uuden informaation prosessoinnin, joka perustuu kvanttifysiikan lakeihin.

Kvanttibitit ovat kvantti-informaation käsittelyn perusta ja kyky tallentaa ja hakea yksittäisiä fotoneja kvanttimuistista on keskeinen tekijä näille teknologioille.

Fysiikan ryhmä, jota johtivat professorit Philipp Treutlein ja Richard Warburton Baselin yliopistosta, ovat kehittäneet erityisen yksinkertaisen ja nopean kvanttimuistin, joka varastoi fotoneja rubidiumatomien kaasussa. Tallennus- ja hakuoperaatioita ohjaa laser. Käytetty tekniikka ei vaadi jäähdytyslaitteita tai monimutkaisia tyhjiölaitteita, ja se voidaan toteuttaa erittäin kompaktissa rakenteessa. Tutkijat pystyivät myös verifioimaan, että muistilla on erittäin alhainen kohinataso ja on sopiva yksittäisille fotoneille.

"Helppo asennus, suuri kaistanleveys ja alhaisen kohinatason yhdistelmä ovat erittäin lupaavia tulevaisuuden sovelluksille kvanttiverkoissa", kertoo tutkimuksen ensimmäinen tekijä Janik Wolters.

Tulevaisuudessa kvanttiverkot voivat johtaa toddella turvalliseen viestintään, erilaisten kvanttitietokoneiden verkottumiseen sekä monimutkaisten fysikaalisten, kemiallisten ja biologisten järjestelmien simulointiin.