Революция в квантовите изследвания: учените от Падерборн поставят нови стандарти!

Революция в квантовите изследвания: учените от Падерборн поставят нови стандарти!

Учените от Университет на Падерборн постигнаха новаторски напредък в квантовите изследвания. В нов проект е разработена криогенна верига, която се използва за контрол и манипулиране на светлинни кванти (фотони) много по-бързо. Тази иновация е важна не само за квантовите изчисления, но може да има и революционни приложения в комуникацията и симулацията.

Резултатите от това изследване са публикувани в специализираното списание Optica. Изследователите успяха активно да манипулират светлинни импулси, състоящи се от отделни фотони, което стана възможно чрез използването на така наречената „операция за подаване напред“. Този метод позволява измерване в реално време и контрол на светлинния поток, като значително намалява предишните технически ограничения, които причиняваха времеви закъснения при измерване, обработка и контрол. Новата технология успява да минимизира тези закъснения до по-малко от четвърт милиардна част от секундата.

Технически иновации и сътрудничества

Екип, ръководен от д-р Фредерик Тиле и Никлас Ламберти от работната група "Мезоскопска квантова оптика", използва най-съвременните свръхпроводящи детектори за прецизно измерване на светлинните кванти. Тази електронна схема работи при изключително ниски температури от около -270 градуса по Целзий, което е от решаващо значение за обработката на сигналите без значително забавяне. Установено е също, че веригата генерира по-малко топлина, което е от голямо значение за работата в криостати.

Обединено под името на проекта ARCTIC („Разширено изследване на криогенни технологии за иновативни компютри“), изследването има за цел да създаде европейска верига за доставки за криогенна фотоника и микроелектроника. Този проект включва около 36 водещи европейски изследователски института, промишлени производствени съоръжения и партньори за приложения. Заедно те работят върху разработването на мащабируеми ИКТ микросистеми, които са от централно значение за индустрията на квантовите изчисления.

Перспективи за квантовата комуникация

Бързият и прецизен контрол на фотоните не само има последици за квантовите изчисления, но също така отваря обещаващи перспективи за квантовата комуникация. Тази технология позволява защитен от кран обмен на ключове за кодиране на важна за сигурността информация. За разлика от методите на алгоритмична криптография, сигурността на квантовата комуникация се основава на физическите принципи на квантовото заплитане и принципа на суперпозицията. Фраунхофер IOF, която работи с партньори от индустрията и бизнеса, разработва основите за квантови комуникационни системи и технологии за оптични връзки.

Тук специална роля играе проектът QuNET, чиято цел е да използва квантовата комуникация в мрежи с висока степен на сигурност. В първата фаза на проекта ще бъде проведен ключов експеримент, който включва, наред с други неща, технологичен демонстратор, който позволява сигурна връзка между две сгради чрез оптична връзка със свободен лъч. Тези разработки биха могли значително да повишат стандартите за сигурност в съвременните комуникации.

Напредъкът в криогениката и квантовите комуникации не само представлява технически крайъгълен камък, но също така демонстрира възможностите, присъщи на следващото поколение квантови процесори и ИКТ приложения. Сътрудничеството между изследователските институции и индустрията ще бъде от решаващо значение за продължаване на разработването на тези технологии и въвеждането им в приложения.