Maailmalla tutkitaan laajamittaisten kvanttiverkkojen toteuttamista. Niissä yksittäinen valokvantti siirtäisi suurilla etäisyyksillä kvantti-informaatiota kiinteisiin solmuihin. Nyt tutkijaryhmä Max Planck Institute of Quantum Opticsin professori Gerhard Rempen johdolla on osoittanut uuden konseptin kvanttiportin toteuttamiseksi.

Kvanttiverkkojen perusrakenteet ovat esimerkiksi kvanttitoistimet, jotka kantavat kvantti-informaatiota pitkilläkin etäisyyksillä tai kvantti-logiikkaportit, jotka ovat välttämättömiä kvantti-informaation käsittelemiseksi.

Konseptissa optisessa ontelossa törmäävät fotonit välittävät kahden sen sisältämän atomin välistä vuorovaikutusta. Tämä vuorovaikutus on perusta porttitoimintojen suorittamiselle atomien välillä, esimerkiksi CNOT-portin toiminnan tai lomittumisen luomiseksi.

Uusi menetelmä tarjoaa monia etuja: esimerkiksi porttitoiminnot tapahtuvat mikrosekunteina, mikä on omiaan kvantti-informaation käsittelylle. Lisäksi porttimekanismia voidaan soveltaa muihin kokeellisiin alustoihin ja kahden atomin portti voi toimia rakennelohkona kvanttitoistimessa.

Kokeilun ydinosa (kuva) on epäsymmetrinen optinen onteloresonaattori, joka koostuu vahvasti heijastavasta ja puoliläpäisevästä peilistä. Kaksi sähköisesti neutraalia rubidiumatomia on loukussa ontelon keskellä.

LISÄÄ: Nanobitteja.fi (LINKKI),  tiedoteartikkeli (LINKKI) ja tutkimusjulkaisu (LINKKI)

Kuva: MPQ, Quantum Dynamics Division