Tím výskumníkov zo Ženevskej univerzity sa postaral o nový rekord v ukladaní qubitov do kryštálu. Tento úspech predstavuje veľký krok smerom k rozvoju kvantových telekomunikačných sietí. Na tému upozornil portál InterestingEngineering.

Kvantové siete

Kvantová fyzika vo svete spôsobila revolúciu a inovovala množstvo našich technológií vrátane počítačov, smartfónov a GPS. Ako píšu vedci v tlačovej správe, teraz otvára nové dvere v oblasti kryptografie a s tým spojených extrémne bezpečných komunikačných sietí.

Tu je však jeden problém. Po niekoľkých stovkách kilometrov v rámci optického vlákna zmiznú fotóny, nesúce kvantové bity. Ak sa chceme priblížiť k plnohodnotnej kvantovej komunikačnej sieti, nesmieme tieto informácie strácať.

Z tohto dôvodu je potrebné, aby na trasách boli strategicky rozmiestnené opakovače disponujúce kvantovou pamäťou, v ktorej si qubity zachovajú svoj kvantový stav. Takouto pamäťou môže byť napríklad kryštál.

Vedci z celého sveta sa preto usilujú vytvoriť kvantové pamäte, ktoré by nás výrazne priblížili k nehacknuteľným kvantovým sieťam. V roku 2015 sa tímu expertov podarilo jeden takýto kvantový bit, respektíve qubit, uložiť do kryštálu na 0,5 milisekundy. V tomto prípade teda fotón preniesol svoj kvantový stav na atómy kryštálu skôr, ako sa stratil. Vo výsledku však tento jav netrval dostatočne dlho, aby sme dokázali vybudovať rozsiahlejšiu kvantovú komunikačnú sieť.

Svetový rekord v ukladaní qubitov

V novej štúdii publikovanej v žurnále npj Quantum Information sa podarilo tento pokus mnohonásobne prekonať, keď vedci dokázali uložiť qubit do kryštálu na 20 milisekúnd.

„Toto je svetový rekord pre kvantovú pamäť založenú na systéme pevných látok,“ uvádza hlavný autor štúdie Mikael Afzelius.

Afzelius tiež prezradil, že s „malou stratou presnosti“ sa podarilo dosiahnuť aj hranicu 100 milisekúnd. Podobne ako v roku 2015, vedci využili kryštály dopované prvkami vzácnych zemín. Presnejšie dopovali kryštál kovom nazývaným európium, čo je najreaktívnejší z prvkov vzácnych zemín. Takýto kryštál je potom schopný absorbovať svetlo a opätovne ho vyžiariť.

Samotný kryštál, ktorý fungoval ako pamäť, udržiavali bádatelia pri teplote hraničiacej s absolútnou nulou (−273,15 °C). Teplo a kolísanie tepla totiž spôsobuje narušenie kvantového previazania.

Na ochranu a zvýšenie pamäte a oddelenia iónov európia od okolitého rušenia bol kryštál vystavený magnetickému poľu o sile tisíciny Tesla a tiež doň boli vyžarované rádiové vlny.

V konečnom dôsledku táto technika zabezpečila, aby kvantová pamäť v podobe kryštálu v sebe udržala qubit 20 milisekúnd. Hoci ide o skutočne vynikajúcu správu a skvelý rekord na poli kvantových technológií, na vedcov čaká ešte veľa práce. Ich cieľom je totiž do 10 rokov vyvinúť spoľahlivý systém, ktorý by mohol byť uvedený na trh.