Tym razem chodzi o komponent pamięci kwantowej oparty na atomach uwięzionych w niewielkiej szklanej kości. Co jednak ważne, wszystko wskazuje na to, że właśnie takie pamięci kwantowe będzie można już wkrótce produkować masowo.
Sieci kwantowe, dokładnie tak samo jak konwencjonalne sieci komputerowe wymagają odpowiedniego sprzętu. Jednym z elementów komputerów kwantowych są kości pamięci, w których przechowywane są informacje. W przypadku komputera kwantowego jednak kość pamięci także jest kwantowa i nie przypomina pod względem metody działania swojego konwencjonalnego odpowiednika. Zespół naukowców z Uniwersytetu w Bazylei poinformował właśnie, że udało mu się stworzyć element pamięci kwantowej. Co jednak szczególnie ważne, twórcy urządzenia przekonują, że zbudowana z mikrofabrykatu część już w tej formie nadaje się do masowej produkcji.
Jak stworzyć kwantową pamięć?
W artykule naukowym opublikowanym na łamach periodyku Physical Review Letters, twórcy kości pamięci kwantowej opisali zasadę jej działania. Co do zasady, fotony nadają się idealnie do przesyłania informacji kwantowej. Zaszyfrowane w cząstkach światła informacje kwantowe można przesyłać za pomocą światłowodów, satelitów oraz umieszczać w kościach pamięci kwantowej. Wyzwaniem stojącym przed naukowcami jest stworzenie urządzenia, w którym można precyzyjnie zapisać stan kwantowy fotonów, aby po jakimś czasie możliwe było ponowne przekształcenie ich w fotony.
Czytaj także: Przechowują informacje w niedostępny wcześniej sposób. Pamięć kwantowa znowu zachwyca
W 2022 roku zespół naukowców z Bazylei dowiódł, że uda się tego dokonać za pomocą atomów rubidu w specjalnym szklanym ogniwie. Problem w tym, że podówczas szklane ogniwo miało kilka centymetrów średnicy i było wykonane ręcznie. O ile zasadę działania udało się potwierdzić, to już wtedy naukowcy wskazywali, że aby można było myśleć o powszechnym ich wykorzystaniu, trzeba będzie znacząco takie ogniwa zminiaturyzować i opracować metodę ich masowej produkcji.
Ten moment nadszedł właśnie teraz. Naukowcy z Bazylei stworzyli komponent pamięci o średnicy zaledwie kilka milimetrów. Doszło do tego niejako podczas masowej produkcji zegarów atomowych. Wyzwaniem tutaj było także umieszczenie w ogniwie wystarczającej liczby atomów rubidu zdolnych do magazynowania informacji kwantowych. Udało się to ostatecznie osiągnąć poprzez podgrzanie ogniwa do 100°C oraz wystawienie atomów na działanie silnego pola magnetycznego tysiące razy silniejszego od pola magnetycznego Ziemi. Ten ostatni proces umożliwił przesunięcie poziomów energii tak, aby łatwiej było umieszczać informacje kwantowe w fotonach za pomocą dodatkowej wiązki laserowej. W trakcie testów udało się w jednym miejscu przechować fotony przez około stu nanosekund. To krótki czas, ale warto pamiętać, że w tym czasie swobodny foton przemierza odległość 30 metrów.
Czytaj także: Polacy stworzyli pamięć kwantową o pojemności 665 kubitów
Mamy zatem do czynienia z pierwszą kością pamięci kwantowej, w której można przechowywać fotony. Naukowcy przekonują, że takich kości na jednej płytce można umieścić nawet tysiąc. Dzięki czemu idealnie nadaje się ona do produkcji masowej.
Naukowcy przechodzą teraz na inny etap badań. Z jednej strony konieczna jest dalsza optymalizacja kształtu ogniw szklanych tak, aby jak najdłużej udało się przechowywać w nich fotony. Z drugiej strony natomiast badacze chcą rozpocząć próby przechowywania pojedynczych fotonów w tychże ogniwach. Jak dotąd bowiem zdolność ich przechowania udało się zademonstrować za pomocą osłabionych impulsów laserowych. Prace nad przygotowaniem takiego eksperymentu już trwają.
