Znajdź zawartość

Na University of Bristol powstał fotoniczny układ scalony, który pozwala na tworzenie i manipulowanie stanem splątanym i stanem mieszanym. Stan splatany, zachodzący pomiędzy dwoma niepołączonymi ze sobą cząsteczkami, umożliwi komputerowi kwantowemu wykonywanie obliczeń. Uczeni z Bristolu jako pierwsi pokazali, że stan splątany można uzyskać, manipulować nim i mierzyć na kawałku krzemu. Aby zbudować kwantowy komputer musimy nie tylko umieć kontrolować złożone zjawiska takie jak splątanie czy stan mieszany, ale musimy być w stanie dokonać tego w układzie scalonym - mówi profesor Jeremy O'Brien, dyrektor Centre for Quantum Photonics. Nasze urządzenie to umożliwia i wierzymy, że stanowi ono ważny krok na drodze do stworzenia optycznego komputera kwantowego - dodaje. Układ zbudowany jest z sieci kanałów, w których dokonywane są odpowiednie manipulacje fotonami. Do kości dołączonych jest osiem elektrod, których konfigurację można na bieżąco zmieniać. Dzięki tym elektrodom pary fotonów są splątywane we wszelkie możliwe sposoby i dokonywane są na nich operacje. Podobnie manipuluje się stanem mieszanym pojedynczego fotonu. Chip z Bristolu jest mniej więcej dziesięciokrotnie bardziej złożony, niż wcześniej budowane układy do manipulacji stanami kwantowymi.

Profesor Seth Lloyd z MIT-u odkrył, że istnienie zjawiska splątania kwantowego może posłużyć do stworzenia niezwykle dokładnych czujników. Działałyby one jak radar i były milion razy bardziej czułe od obecnie wykorzystywanych urządzeń. Badania Lloyda są czysto teoretyczne, jednak zostały potwierdzone laboratoryjnymi eksperymentami. Profesor ma nadzieję, że w ciągu 6-12 miesięcy uda mu się skonstruować urządzenie, które w laboratorium dowiedzie słuszności jego spostrzeżeń. Taki "radar" wykorzystujący stany splątane może zostać użyty w wielu dziedzinach życia. Na polu walki żołnierze wyposażeni w specjalne okulary będą mogli w nocy oświetlić otoczenie światłem podczerwonym, a okulary odbiorą je i, dzięki wykorzystaniu splątania, żołnierz zobaczy obraz o milion razy bardziej szczegółowy, niż jest to obecnie możliwe dzięki systemom widzenia w nocy. Jednocześnie będzie mniej narażony, gdyż system taki wykorzysta znacznie mniej światła podczerwonego, które przeciwnik może wykryć. Teoretycznie, chociaż to już jeszcze bardziej odległa przyszłość, "radar" Lloyda będzie można połączyć z tomografem komputerowym, dzięki czemu przyjęta przez pacjenta dawka promieniowania będzie znacznie mniejsza niż obecnie. Profesor Lloyd mówi, że nie potrafi podać prostego wyjaśnienia tłumaczącego, dlaczego kwantowe "oświetlanie" działa, jednak wykonane przez niego teoretyczne obliczenia wykazały, że tak właśnie się dzieje. Wygląda to tak, jakby oba splątane fotony nawzajem zachowywały o sobie wspomnienia nawet wówczas, gdy wspomnienia te dawno powinny już zaniknąć - mówi Lloyd.

Europejscy naukowcy chcą wykorzystać prawa fizyki kwantowej do bezpiecznego komunikowania się z satelitami. Europejska Agencja Kosmiczna rozważa wykorzystanie splątanych fotonów do przesyłania i odbierania informacji. Stan splątany jest to pewien z rodzajów stanu kwantowego co najmniej dwóch cząstek. Jego ciekawą cechą, niemożliwą do uzyskania w fizyce klasycznej jest fakt, że stan takiego układu jako całości jest lepiej określony niż stan poszczególnych jego części. Ten bowiem jest nieokreślony, a gdy spróbujemy go zbadać otrzymamy przypadkowe wyniki. Europejscy naukowcy chcą skorzystać ze splątanych fotonów dlatego, że jest to bezpieczny rodzaj komunikacji. Przy odczycie informacji stan układu ulega bowiem zmianie. Jeśli ktoś spróbuje podsłuchać komunikację prowadzoną w ten sposób, odbiorca natychmiast dowie się o podsłuchu i może mu przeciwdziałać zmieniając np. kanał komuniakcji. Uczonym udało się już wysłać pojedynczy strumień fotonów na odległość 144 kilometrów, tak więc już w tej chwili jest to najmniejszy dystans na jaki można się komunikować. W przyszłości kwantowa komunikacja może posłużyć do przesyłania za pośrednictwem satelity danych finansowych, militarnych czy nawet do dystrybucji filmów, które byłyby w ten sposób świetnie chronione przed piratami.