Skupina vědců z Institutu Maxe
Plancka pro kvantovou optiku předvedla
dva oddělené kvantové systémy
schopné sdílet stav rozdvojování.
Jedním systémem je optický rezonátor,
v němž je uzavřen jediný atom
a druhý systém tvoří Bose-Einsteinův
kondensát (BEC), což jsou stovky
tisíc atomů v ultrachladném stavu.
Tato demonstrace byla součástí
výstupů projektu AQUTE (Atomic
quantum technologies), podporovaným
Evropskou komisí částkou 5,3
milionu eur z fondů 7. RP.
Albert Einstein nazval rozdvojování
částic, jeden z fenoménů kvantové
mechaniky, „strašením na dálku“, kvůli
jeho nezvyklým souvislostem. Fyzici
se mnoho roků pokoušejí vyvinout
koncepci aplikace tohoto fenoménu
pro praktické účely, jako například pro
zabezpečený přenos dat, kdy by rozdvojení
provedené v jenom místě mohlo
být rozšířeno do vzdálených kvantových
systémů. Kromě toho by taková
síť mohla být velmi přínosná pro konstrukci
univerzálního kvantového počítače,
kde fotony jsou jednotlivá kvanta
(bity) při přenosu do pracovních paměťových
uzlů.
Kvantový mechanický fenomén rozdvojování
ve dvou kvantových systémech
vyžaduje, aby došlo ke styku částic.
Pro mnoho aplikací v kvantových
sítích je nezbytné sdílení rozdvojování
mezi dvěma oddělenými uzly – stacionárními
kvanty (bity). Jednou cestou
jak toho dosáhnout je využití fotonů
jako létajících bitů k vyvolání rozdvojení.
To je obdobou klasických telekomunikací
po skleněném vlákně, kde se
využívá k přenosu informace světlo.
Ovšem v kvantových sítích jde o mnohem
obtížnější záležitost, protože stav
kvanta vyvolávajícího rozdvojení je
velmi křehký. Částice musí být velmi
přísně izolována od okolního prostředí.
Německým badatelům se podařilo
realizovat dva kvantové systémy umístěné
ve dvou oddělených laboratořích.
V jedné byl jediný atom rubidia uzavřený
v optickém rezonátoru tvořeným
dvěmi velmi reflexivními zrcadly. Ve
druhé laboratoři se nacházela komora
BEC obsahující stovky tisíců ultraschlazených
atomů rubidia. Všechny
částice v BEC měly shodné kvantové
vlastnosti, takže se chovaly jako jeden
„superatom“.
Jeden z autorů studie, Matthias Lettner,
zdůrazňuje, že Boes-Einsteinův
kondensát může být vynikající kvantovou
pamětí, protože exotický stav
kvant není rušen tepelným pohybem.
To umožňuje velmi efektivně ukládat,
uchovávat a vybavovat kvantové informace
a jejich stav po dlouhou dobu.
Výměna informací mezi fotony a systémem
kvant atomů vyžaduje silné působení
světla. Pro jednotlivý atom toho
bylo dosaženo mnohonásobným odrazem
od zrcadel rezonátoru. V systému
BEC spolupůsobilo velké množství
uložených atomů.
