Hirdetés
. Hirdetés

A világot nemsokára kvantumszemüvegen keresztül nézhetjük

|

Egy ultravékony találmány jelentősen kisebbé és erősebbé teheti a jövő számítástechnikai, érzékelési és titkosítási technológiáit, mivel segíthet a tudósoknak a kvantummechanika egy furcsa, de hasznos jelenségének irányításában - derül ki a Science című folyóiratban nemrég megjelent új kutatásból.

Hirdetés

A Sandia National Laboratories és a Max Planck Institute for the Science of Light tudósai egy olyan eszközről számoltak be, amely helyettesítheti a fotonok összekapcsolására szolgáló szobányi berendezést az összefonódásnak nevezett bizarr kvantumhatás során. Ez az eszköz - egyfajta nanotechnológiával előállított anyag, az úgynevezett metafelület - megnyitja az utat a fotonok bonyolult módon történő összefonódásához, ami eddig kompakt technológiákkal nem volt lehetséges.

Amikor a tudósok azt mondják, hogy a fotonok összefonódtak, azt jelentik, hogy olyan módon kapcsolódnak egymáshoz, hogy az egyik fotonon végzett műveletek hatással vannak a másikra, függetlenül attól, hogy a fotonok hol vagy milyen messze vannak egymástól az univerzumban. Ez a kvantummechanika, vagyis a részecskéket és más nagyon apró dolgokat szabályozó fizikai törvények hatása.

Bár a jelenség furcsának tűnhet, a tudósok újfajta információfeldolgozásra használták fel. Az összefonódás például segít megvédeni a kényes kvantuminformációkat és kijavítani a hibákat a kvantumszámítástechnikában, amely egy napon nagy hatással lehet a nemzetbiztonságra, a tudományra és a pénzügyekre. A kvantum összefonódás új, fejlett titkosítási módszereket is lehetővé tesz a biztonságos kommunikációhoz.

Hirdetés

Az új metafelület kapuként működik ehhez a szokatlan kvantumjelenséghez. Bizonyos szempontból olyan, mint Lewis Carrol "A tükörön át" című művében a tükör, amelyen keresztül a fiatal főhős, Alice egy különös, új világot tapasztal meg. Ahelyett, hogy az új eszközükön keresztül sétálnának, a tudósok egy lézerrel világítanak át rajta. A fénysugár áthalad egy ultravékony üvegmintán, amelyet nanoszintű struktúrák borítanak, amelyek egy gyakori félvezető anyagból, a gallium-arzenidből készülnek.

Ez megzavarja az összes optikai mezőt - mondta Igal Brener, a Sandia vezető kutatója, a nemlineáris optika nevű terület szakértője. Elmondása szerint időnként egy pár különböző hullámhosszúságú, összefonódott foton lép ki a mintából a beérkező lézersugárral azonos irányban. Azért izgatja ez az eszköz, mert úgy tervezték, hogy bonyolult összefonódott fotonhálózatokat hozzon létre. Nem csak egy-egy párt, hanem több párat, amelyek mindegyike összefonódott, és néhányat meg sem lehet különböztetni egymástól. Egyes technológiáknak az úgynevezett többszörös összefonódás ezen összetett fajtáira van szükségük a kifinomult információfeldolgozási rendszerekhez.

Más, szilícium-fotonikán alapuló miniatűr technológiák szintén képesek elérni a fotonok összefonódását, de a szükséges komplex, többszörös összefonódás nélkül. Eddig az ilyen eredmények előállításának egyetlen módja a lézerekkel, speciális kristályokkal és egyéb optikai berendezésekkel teli több asztalnyi lézer volt. "Elég bonyolult és eléggé nehezen megoldható, ha ehhez a többszörös összefonódáshoz kettőnél vagy háromnál több párra van szükség. Ezek a nemlineáris metafelületek lényegében egyetlen mintával teljesítik el azt a feladatot, amelyhez korábban hihetetlenül bonyolult optikai elrendezésekre lett volna szükség" - mondta Brener.

A Science-ben megjelent tanulmány ismerteti, hogy a csapat hogyan hangolta sikeresen metafelületet úgy, hogy különböző hullámhosszúságú összefonódott fotonokat állítson elő, ami kritikus előfeltétele annak, hogy egyszerre több pár bonyolultan összefonódott fotont tudjon létrehozni. A kutatók azonban a tanulmányukban megjegyzik, hogy eszközük hatékonysága - vagyis az a sebesség, amellyel összefonódott fotoncsoportokat tudnak létrehozni - alacsonyabb, mint más technikáké, és még javításra szorul.

A metafelület olyan szintetikus anyag, amely úgy lép kölcsönhatásba a fénnyel és más elektromágneses hullámokkal, ahogyan a hagyományos anyagok nem. Brener szerint a kereskedelmi iparágak a metafelületek fejlesztésével vannak elfoglalva, mivel ezek kisebb helyet foglalnak el, és többet tudnak kezdeni a fénnyel, mint például egy hagyományos lencse. "A lencséket és a vastag optikai elemeket most már metafelületekkel lehet helyettesíteni. Az ilyen típusú metafelületek forradalmasítani fogják a fogyasztói termékeket" - állítja a tudós.

"A metafelületek paradigmaváltáshoz vezetnek a kvantumoptikában, a kvantumfény ultrakisméretű forrásait a kvantumállapot-technika messzemenő lehetőségeivel kombinálva" - mondta Tomás Santiago-Cruz, a Max Plank-csoport tagja és a tanulmány első szerzője.

Brener, aki több mint egy évtizede tanulmányozza a metaanyagokat, azt mondta, hogy ez a legújabb kutatás esetleg egy második forradalmat indíthat el. Olyat, amelyben ezeket az anyagokat nem csak újfajta lencseként, hanem a kvantuminformáció-feldolgozás és más új alkalmazások technológiájaként fejlesztik ki. "Volt egy első hullám a metafelületekkel, amely már jól megalapozott és úton van. Talán jön az innovatív alkalmazások második hulláma is" - mondta a kutatás vezetője.

Hardverek, szoftverek, tesztek, érdekességek és színes hírek az IT világából ide kattintva!

Hirdetés
0 mp. múlva automatikusan bezár Tovább az oldalra »

Úgy tűnik, AdBlockert használsz, amivel megakadályozod a reklámok megjelenítését. Amennyiben szeretnéd támogatni a munkánkat, kérjük add hozzá az oldalt a kivételek listájához, vagy támogass minket közvetlenül! További információért kattints!

Engedélyezi, hogy a https://computerworld.hu értesítéseket küldjön Önnek a kiemelt hírekről? Az értesítések bármikor kikapcsolhatók a böngésző beállításaiban.