Рубрика: Физика
Чекор поблиску до квантен интернет
Автор: Невенка Стојановска
Објавено на 12.07.2018 - 13:45

Научниците направиле нов вид на вештачки (синтетички) дијамант, но не за украс, туку за употреба во компјутерите како квантна меморија. За разлика од другите синтетички дијаманти, коишто или можат на подолг период да складираат некоја квантна информација или, пак, јасно да ја пренесат информацијата, новиот дијамант може да ги изработи обете опции. Овој новокреиран кристал, опишан во минатонеделниот број на Science, може да биде основата со која ќе се гради квантниот интернет. Ваквата футуристичка комуникациска мрежа би им овозможила на луѓето да испраќаат супербезбедни пораки и да ги поврзат квантните компјутери ширум светот.

Синтетичкиот дијамант може да служи за квантно складирање на податоци благодарение на недостатоците во неговата јаглеродна решетка, каде два соседни јаглеродни атоми се заменуваат со еден не-јаглероден атом и празно место. Ова спарување покажува квантна карактеристика позната како спин, којшто може да биде во состојба "горе", состојба "долу" или истовремено во двете состојби. Секоја од овие состојби рефлектира елементарен квантен податок – кјубит (qubit), којшто може да биде 1, 0 или и двете одеднаш. Дијамантот пренесува кјубити преку нивно кодирање  во светлосните честички фотони, коишто патуваат низ фибер-оптичките кабли.

Дефектите во дијамантската решетка, местото каде се складираат кјубитите, вообичаено се прават со атоми на азот, кои можат да складираат квантни податоци за време од неколку милисекунди, што е релативно долго време во квантниот свет. Но, азотните дефекти немаат јасен пренос на податоците. Тие ги емитуваат светлинските честички во широк спектар на фреквенции, што ја заматува квантната информација впишана во фотоните.

Дефектите направени со помош на силициумски атоми ја емитуваат светлината попрецизно, но од друга страна сè до сега во нив не можea да се складираат кjубити подолго од неколку наносекунди, поради нивните електрични интеракции со блиските честички, објаснува Натали де Леон (Nathalie de Leon), електроинженер на Универзитетот Принстон.

Де Леон и нејзините колеги го заобиколиле овој проблем со создавање на силициумски дефекти во дијамант којшто содржи и бор. Оваа дополнителна хемиска состојка ги заштитила чувствителните силициумски дефекти од електричните интеракции со блиските честички, продолжувајќи го времетраењето на квантната меморија на дефектите. Кристалот со додаток на бор постигнал речиси исти резултати при квантното складирање како кристалите со азотни дефекти, зачувувајќи кјубити информација за време од околу една милисекунда. По ова кристалот дал чиста фотонска трансмисија на податоците, емитувајќи околу 90 проценти од неговите фотони на иста фреквенција. За споредба дефектите со азот успевале да емитуваат чиста информација со само 3 проценти од фотоните.

Подобрувањето на околината на силициумските дефекти се покажало како "исклучително креативен начин" за да помогне во воспоставувањето подобра контрола врз кјубитите, вели Евелин Ху (Evelyn Hu), физичар и електроинженер на Универзитетот Харвард, која не била вклучена во истражувањето.

Овој нов вештачки дијамант може да се користи за изградба на уреди наречени квантни репетитори, наменети за квантни комуникации на долги растојанија, вели Дејвид Авшалом (David Awschalom), физичар и квантен инженер на Универзитетот во Чикаго. Фотоните што носат кјубити имаат досег од само околу 100 километри, пред нивниот сигнал да се измеша патувајќи низ оптичките влакна. Квантните репетитори би можеле да ги “фатат”, складираат и реемитуваат фотоните, овозможувајќи долги и стабилни компјутерски мрежни врски.

Клучни зборови: