Revolucija u kvantnom istraživanju: znanstvenici iz Paderborna postavljaju nove standarde!

Revolucija u kvantnom istraživanju: znanstvenici iz Paderborna postavljaju nove standarde!

Znanstvenici iz Sveučilište u Paderbornu napravili su revolucionarni napredak u kvantnom istraživanju. U novom projektu razvijen je kriogeni krug koji se koristi za kontrolu i manipulaciju svjetlosnih kvanta (fotona) mnogo brže. Ova inovacija nije važna samo za kvantno računalstvo, već bi mogla imati i revolucionarne primjene u komunikaciji i simulaciji.

Rezultati ovog istraživanja objavljeni su u stručnom časopisu Optica. Istraživači su bili u mogućnosti aktivno manipulirati svjetlosnim impulsima koji se sastoje od pojedinačnih fotona, što je omogućeno korištenjem takozvane "operacije povratne informacije". Ova metoda omogućuje mjerenje i kontrolu svjetlosnog toka u stvarnom vremenu, značajno smanjujući prethodna tehnička ograničenja koja su uzrokovala vremenska kašnjenja u mjerenju, obradi i kontroli. Nova tehnologija uspijeva minimizirati ta kašnjenja na manje od četvrtine milijarditog dijela sekunde.

Tehničke inovacije i suradnje

Tim predvođen dr. Frederikom Thieleom i Niklasom Lambertyjem iz radne skupine “Mesoscopic Quantum Optics” koristio je najsuvremenije supravodljive detektore za precizno mjerenje kvanta svjetlosti. Ovaj elektronički sklop radio je na ekstremno niskim temperaturama od oko -270 stupnjeva Celzijusa, što je bilo ključno za obradu signala bez značajnijeg kašnjenja. Također je utvrđeno da krug stvara manje topline, što je od velike važnosti za rad u kriostatima.

Objedinjeno pod nazivom projekta ARCTIC (“Napredno istraživanje kriogenih tehnologija za inovativno računalstvo”), istraživanje ima za cilj uspostaviti europski opskrbni lanac za kriogenu fotoniku i mikroelektroniku. Ovaj projekt uključuje oko 36 vrhunskih europskih istraživačkih instituta, industrijskih proizvodnih pogona i partnera za primjenu. Zajedno rade na razvoju skalabilnih ICT mikrosustava koji su od središnje važnosti za industriju kvantnog računalstva.

Perspektive kvantne komunikacije

Brza i precizna kontrola fotona ne samo da ima implikacije na kvantno računalstvo, već također otvara obećavajuće perspektive za kvantnu komunikaciju. Ova tehnologija omogućuje razmjenu ključeva zaštićenu prisluškivanjem za kodiranje informacija bitnih za sigurnost. Za razliku od metoda algoritamske kriptografije, sigurnost kvantne komunikacije temelji se na fizičkim principima kvantne isprepletenosti i principu superpozicije. Fraunhofer IOF, koji radi s partnerima iz industrije i poslovanja, razvija temelje za kvantne komunikacijske sustave i tehnologije optičkih veza.

Posebnu ulogu tu ima projekt QuNET čiji je cilj korištenje kvantne komunikacije u mrežama visoke sigurnosti. U prvoj fazi projekta provest će se ključni eksperiment koji između ostalog uključuje i tehnološki demonstrator koji omogućuje sigurnu vezu dviju zgrada preko slobodnog optičkog linka. Ovakav razvoj mogao bi značajno povećati sigurnosne standarde u modernim komunikacijama.

Napredak u kriogenici i kvantnoj komunikaciji ne samo da predstavlja tehničku prekretnicu, već također pokazuje mogućnosti svojstvene sljedećoj generaciji kvantnih procesora i ICT aplikacija. Suradnja između istraživačkih institucija i industrije bit će ključna za nastavak razvoja ovih tehnologija i njihovo dovođenje u primjenu.