Singur atom stochează informaţii cuantice
Source: http://www.mpg.de/4290741/Single_Atom?filter_order=LT&research_topic=PA-TP%2CPA-PP%2CPA-QP
02 mai 2011
Zoom imagine
© Andreas Neuzner
Computerele cuantice o zi va fi în măsură să facă faţă sarcinilor de calcul, în cel mai scurt timp în cazul în care computerele actuale ar dura ani de zile.Ei vor lua puterea lor de calcul enormă de la capacitatea lor de a procesa simultan piesele divers de informaţii care sunt stocate în stare cuantica a sistemelor microscopice fizice, cum ar fi atomi unică şi fotoni. Pentru a putea funcţiona, computerele cuantice trebuie să schimb aceste piese de informaţii între componentele individuale ale acestora.Fotonii sunt deosebit de potrivite pentru acest lucru, ca indiferent trebuie să fie transportate cu ei. Particulele de materie cu toate acestea vor fi utilizate pentru stocarea şi prelucrarea informaţiilor.Cercetatorii sunt, prin urmare, cauta metode prin care cuantice informaţii pot fi schimbate între fotoni şi materie. Deşi acest lucru a fost deja făcut cu ansambluri de multe mii de atomi, fizicienii de la Institutul Max Planck de Optică Cuantică din Garching au demonstrat că cuantice, de asemenea, informaţiile pot fi schimbate între atomi unică şi fotonii într-un mod controlat.
Folosind un singur atom ca o unitate de stocare are mai multe avantaje - miniaturizarea extremă fiind doar una, spune Holger Specht din Garching pe bază de Institutul Max Planck, care a fost implicat într-un experiment. Informaţiile stocate pot fi prelucrate prin manipularea directă asupra atomului, care este important pentru executarea operaţiunilor logice într-un computer cuantic. "În plus, acesta oferă şansa de a verifica dacă informaţiile stocate în cuantice fotonul a fost scris cu succes în atom fără a distruge stare cuantica", spune Specht. Este astfel posibil să se stabilească într-un stadiu timpuriu faptul că un proces de calcul trebuie să se repete din cauza unei erori de stocare.
Faptul că nimeni nu a reuşit decât foarte recent în schimbul de informaţii între cuantice fotoni şi atomi unică a fost că interacţiunea dintre particule de lumina si atomi este foarte slabă. Atom şi fotonul nu ia cunoştinţă de mult unul de celălalt, aşa cum au fost, ca oaspeţii parte doua persoane care vorbesc cu greu la ele, şi pot, prin urmare, doar un schimb de puţine informaţii. Cercetatorii au consolidat în Garching interacţiunea cu un truc. Ei au plasat un atom de rubidiu între oglinzile unui rezonator optic, si folosite apoi impulsuri foarte slab cu laser pentru a introduce fotoni unică în rezonator. Oglinzile rezonatorului reflectat fotonii încoace şi încolo de mai multe ori, care consolidată puternic interacţiunea dintre fotonii si atom. Metaforic vorbind, oaspeţii partidul întâlni, astfel, mai des si sansa ca stau de vorbă cu fiecare alte creşteri.
Fotoni efectuate informaţii cuantice in forma lor de polarizare. Aceasta poate fi stangaci (direcţia de rotaţie a câmpului electric este anti-sensul acelor de ceasornic) sau dreptaci (acelor de ceas). Stare cuantică a fotonului poate conţine atât polarizări simultan ca o stare de superpoziţie aşa-numita. În interacţiunea cu fotonul atomul de rubidiu este, de obicei excitat si pierde apoi din nou excitaţie prin intermediul probabilistice de emisie a unui foton în continuare. Cercetatorii Garching pe bază de nu au dorit acest lucru să se întâmple. Dimpotrivă, absorbţia fotonului a fost de a aduce atom rubidiu într-un stat definit, stabil cuantice. Cercetatorii au realizat acest lucru cu ajutorul unui fascicul laser în continuare, cu laser aşa-numita de control, pe care le îndreptate spre atomul de rubidiu, în acelaşi timp în care a interacţionat cu fotonul.