Újabb lépés a kvantum-számítógéphez

Újabb lépéssel kerültünk közelebb a kvantumszámítógép és a kvantum-internet létrehozásához: megoldották egyetlen egy foton (!), egyetlen fénykvantum szabályozott kibocsátását. A német Max Planck Kvantumoptikai Intézet kutatóinak eredményét a Nature közölte.

A kísérletek során először lézeres hűtéssel annyira lelassítottak egyetlen kalciumiont, hogy mozgása egy mindössze 40 nanométer átmérőjű térrészre korlátozódott. A szinte álló iont két nagyon erősen visszaverő, pontosan beállított tükör fogta közre, ezzel az ion csapdába záródott. Ezután egy lézerrel oldalról bevilágítottak az üregbe, mire az ion elnyelt egy fotont a nyalábból, vagyis a lézernyaláb gerjesztett állapotba vitte az iont. Az ion ezután egy 866 nanométeres hullámhosszú fotont bocsátott ki az üregbe, majd ez a foton az egyik részben átlátszó tükrön keresztül kilépett.

A fotonkibocsátás után a kalciumion olyan állapotba került, amelyben képtelen volt egy újabb gerjesztő fotont felvenni, emiatt nem tudott újabbat sem kibocsátani - tehát a lézerimpulzusra egyetlen foton kibocsátásával reagált. A folyamatban nem volt spontaneitás, a kalciumion akkor és olyan fotont bocsátott ki, amilyet a kutatók akartak. A későbbi gyakorlati alkalmazás szempontjából fontos adat, hogy az eszköz máris hosszú ideig működik, a módszernek lényegében a kalciumion csapdában tarthatósága szab határt, ez pedig több óra.

Egy ion és egy foton szabályozott kapcsolatának megteremtése elengedhetetlen egy nagy távolságot átfogó kvantum-távközlési rendszer működtetéséhez. A helyi adatfeldolgozó rendszereket optikai csatorna köti majd össze, a végpontokon ionok indítják, illetve fogadják a fotonokat. Megvalósulhat az internet kvantum változata.

Jéki László