Kujtesa kuantike miniaturë e prodhuar në masë

Studiuesit në Universitetin e Bazelit kanë ndërtuar një element memorie kuantike të bazuar në atome në një qelizë të vogël qelqi. Në të ardhmen, kujtime të tilla kuantike mund të prodhohen në masë në një vaferë.

Është e vështirë të imagjinohet jeta jonë pa rrjete të tilla si interneti ose rrjetet e telefonisë celulare. Në të ardhmen, janë planifikuar rrjete të ngjashme për teknologjitë kuantike që do të mundësojnë transmetimin e mesazheve pa ndërprerje duke përdorur kriptografinë kuantike dhe do të bëjnë të mundur lidhjen e kompjuterëve kuantikë me njëri-tjetrin.

Ashtu si homologët e tyre konvencionalë, rrjete të tilla kuantike kërkojnë elemente memorie në të cilat informacioni mund të ruhet përkohësisht dhe të drejtohet sipas nevojës. Një ekip studiuesish në Universitetin e Bazelit, i udhëhequr nga profesori Philipp Treutlein, ka zhvilluar tani një element të tillë memorie, i cili mund të jetë mikro-fabrikuar dhe, për rrjedhojë, është i përshtatshëm për prodhim masiv. Rezultatet e tyre u publikuan së fundmi në revistën shkencore Physical Review Letters .

Grimcat e dritës janë veçanërisht të përshtatshme për transmetimin e informacionit kuantik. Fotonet mund të përdoren për të dërguar informacion kuantik përmes kabllove me fibra optike, në satelitë ose në një element memorie kuantike. Atje, gjendja mekanike kuantike e fotoneve duhet të ruhet sa më saktë që të jetë e mundur dhe, pas një kohe të caktuar, të kthehet përsëri në fotone.

Dy vjet më parë, studiuesit e Bazelit demonstruan se kjo funksionon mirë duke përdorur atomet e rubidiumit në një qelizë qelqi. «Megjithatë, ajo qelizë qelqi ishte e punuar me dorë dhe me përmasa disa centimetra,—thotë doktori postdoktor Roberto Mottola:—Që të jenë të përshtatshme për përdorim të përditshëm, qelizat e tilla duhet të jenë më të vogla dhe të përshtatshme për t’u prodhuar në numër të madh.»

Kjo është pikërisht ajo që Treutlein dhe bashkëpunëtorët e tij kanë arritur tani. Për të përdorur një qelizë shumë më të vogël me masë vetëm disa milimetra, të cilën ata e morën nga prodhimi masiv i orëve atomike, atyre iu desh të zhvillonin disa truke. Për të pasur një numër të mjaftueshëm atomesh rubidium për ruajtje kuantike, pavarësisht nga madhësia e vogël e qelizës, ata duhej ta ngrohnin qelizën në 100 gradë celsius për të rritur presionin e avullit.

Për më tepër, ata i ekspozuan atomet në një fushë magnetike prej 1 tesla, më shumë se dhjetë mijë herë më e fortë se fusha magnetike e Tokës. Kjo zhvendosi nivelet e energjisë atomike në një mënyrë që lehtësoi ruajtjen kuantike të fotoneve duke përdorur një rreze lazer shtesë. Kjo metodë i lejoi studiuesit të ruanin fotone për rreth 100 nanosekonda. Fotonet e lira do të kishin udhëtuar 30 metra në atë kohë.

“Në këtë mënyrë, ne kemi ndërtuar, për herë të parë, një memorie kuantike në miniaturë për fotonet, rreth 1000 kopje të së cilës mund të prodhohen paralelisht në një vaferë të vetme”, thotë Treutlein. Në eksperimentin aktual, ruajtja u demonstrua duke përdorur impulse lazer të zbutur fort, por në të ardhmen e afërt, Treutlein, në bashkëpunim me CSEM në Neuchatel, gjithashtu dëshiron të ruajë fotone të vetme në qelizat miniaturë. Për më tepër, formati i qelizave të qelqit ende duhet të optimizohet, si për të ruajtur fotonet për aq kohë sa të jetë e mundur, duke ruajtur gjendjet e tyre kuantike.