Uwięzione jony uważa się za jedną z najbardziej obiecujących platform do budowy komputerów kwantowych. Zgodnie z nazwą, do obliczeń wykorzystuje się jony – atomy, które mają albo nadmiar, albo niedobór elektronów i przez to są naładowanie elektryczne. Naukowcy kontrolują konkretne jony za pomocą pęset optycznych i oscylujących pól elektrycznych.
Czytaj też: Splątanie kwantowe w skali makro. Takiego czegoś jeszcze nie obserwowano
Aby połączyć kilka systemów kwantowych potrzebne są interfejsy, przez które można przesyłać informacje. W ostatnich latach badacze pod kierownictwem prof. Tracy Northup i prof. Bena Lanyona z Wydziału Fizyki Doświadczalnej Uniwersytetu w Innsbrucku opracowali metodę, która pozwala to osiągnąć poprzez uwięzienie atomów w optycznych wnękach w taki sposób, że informacje kwantowe mogą być efektywnie przenoszone na cząstki światła. Te z kolei mogą być następnie wysyłane przez światłowody, aby połączyć atomy w różnych miejscach.
Do tej pory uwięzione jony były splątane ze sobą tylko na przestrzeni kilku metrów w tym samym laboratorium. Wyniki te uzyskiwano również przy użyciu wspólnych systemów sterowania i fotonów o długości fali nieprzystosowanej do podróżowania na znacznie większe odległości. Prof. Ben Lanyon
Wraz z fizykami kierowanymi przez dr Nicolasa Sangouarda z Université Paris-Saclay, uczonym po raz pierwszy udało się splątanie kwantowe dwóch uwięzionych jonów oddalonych od siebie o ponad 200 m. Dwa układy kwantowe zostały ustawione w dwóch laboratoriach: jeden w budynku, w którym mieści się Wydział Fizyki Doświadczalnej i jeden w budynku, w którym mieści się Instytut Optyki Kwantowej i Informacji Kwantowej Austriackiej Akademii Nauk. To wielkie osiągnięcie dla całego świata fizyki.
Po latach badań i rozwoju udało się nam splątać dwa jony w różnych budynkach na kampusie. Aby tego dokonać, wysłaliśmy pojedyncze fotony splątane z jonami przez 500-metrowy światłowód i nałożyliśmy je na siebie, zamieniając splątanie na dwa odległe jony. Nasze wyniki pokazują, że uwięzione jony są obiecującą platformą do realizacji przyszłych rozproszonych sieci komputerów kwantowych, czujników kwantowych i zegarów atomowych. Prof. Tracy Northup
O szczegółach tego osiągnięcia można przeczytać w czasopiśmie Physical Review Letters.
