Komputery kwantowe i niespodziewany sojusznik. Namibijski minerał kluczem do sukcesu

Naukowcy ze szkockiego University of St Andrews, wiedząc o możliwości tworzenia komputerów kwantowych działających w oparciu o fotony, postanowili przekonać się, czy specjalna forma światła uzyskana z wykorzystaniem namibijskiego minerału może pomóc w użytkowaniu takich urządzeń.

Autorzy badań korzystali z pomocy naukowców z innych krajów, takich jak Dania, Australia i Stany Zjednoczone. Artykuł w tej sprawie, dostępny na łamach Nature Materials, opisuje, jak naturalnie występujący związek w postaci tlenku miedzi (Cu2O) może służyć do otrzymania tzw. polarytonów Rydberga. W ich przypadku światło i materia są niczym dwie strony monety, a dzięki tej drugiej polarytony oddziałują ze sobą.

Czytaj też: Komputery kwantowe pomagają symulować zderzenia cząstek elementarnych. Czas na nową fizykę

To właśnie za sprawą tych interakcji możliwe staje się tworzenie symulatorów kwantowych, czyli rodzaju komputerów kwantowych, w których informacje są przechowywane w bitach kwantowych. Te, zwane powszechnie kubitami, mogą przyjmować wartości wynoszące 0, 1 lub obie jednocześnie. Dzięki temu umożliwiają one przechowywanie znacznie większej ilości informacji, co z kolei daje możliwość wykonywania wielu procesów za jednym podejściem.

Komputery kwantowe mogą rozwiązać wiele problemów współczesnego świata

Korzyści płynące z tego tytułu są w zasadzie niezliczone, a w grę wchodzi między innymi opracowanie „przepisów” na wytwarzanie nadprzewodników wysokotemperaturowych dla kolei wysokich prędkości, produkcję tańszych nawozów, rozwiązanie problemu głodu na świecie czy tworzenie lepszych leków.

[…] stworzenie symulatora kwantowego za pomocą światła jest świętym Graalem nauki. Zrobiliśmy ogromny krok w tym kierunku, tworząc polarytony Rydberga, kluczowy składnik symulatora.

wyjaśnia Hamid Ohadi, kierownik projektu

Czytaj też: Minerał wydawał się występować jedynie w meteorytach. Znaleziono go nad Morzem Martwym

Kluczem do sukcesu okazało się „uwięzienie” światła pomiędzy dwoma silnie odbijającymi lustrami. Kryształ tlenku miedzi pochodzący z Namibii został następnie rozcieńczony i wypolerowany do postaci płyty o grubości 30 mikrometrów. Później umieszczono go pomiędzy dwoma lustrami, dzięki czemu powstały polarytony Rydberga 100 razy większe niż wytwarzane wcześniej. W ramach dalszych działań autorzy chcieliby sprawdzić możliwość tworzenia obwodów kwantowych.