Revolūcija kvantu pētniecībā: Paderbornas zinātnieki nosaka jaunus standartus!

Revolūcija kvantu pētniecībā: Paderbornas zinātnieki nosaka jaunus standartus!

Zinātnieki no Paderbornas Universitāte ir panākuši revolucionārus sasniegumus kvantu pētījumos. Jaunā projektā tika izstrādāta kriogēna ķēde, ko izmanto, lai daudz ātrāk kontrolētu un manipulētu ar gaismas kvantiem (fotoniem). Šis jauninājums ir svarīgs ne tikai kvantu skaitļošanai, bet arī tam var būt revolucionārs pielietojums komunikācijā un simulācijā.

Šī pētījuma rezultāti tika publicēti specializētajā žurnālā Optica. Pētnieki varēja aktīvi manipulēt ar gaismas impulsiem, kas sastāvēja no atsevišķiem fotoniem, kas bija iespējams, izmantojot tā saukto "feedforward operāciju". Šī metode ļauj reāllaikā mērīt un kontrolēt gaismas plūsmu, ievērojami samazinot iepriekšējos tehniskos ierobežojumus, kas izraisīja laika aizkavi mērījumos, apstrādē un kontrolē. Jaunā tehnoloģija spēj samazināt šīs aizkaves līdz mazāk nekā sekundes ceturtdaļmiljardajai daļai.

Tehniskās inovācijas un sadarbība

Dr Frederik Thiele un Niklas Lamberty vadītā komanda no "Mesoscopic Quantum Optics" darba grupas izmantoja vismodernākos supravadītāju detektorus, lai precīzi izmērītu gaismas kvantus. Šī elektroniskā shēma darbojās ārkārtīgi zemā temperatūrā aptuveni -270 grādi pēc Celsija, kas bija ļoti svarīga signālu apstrādei bez būtiskas kavēšanās. Tika arī konstatēts, ka ķēde rada mazāk siltuma, kas ir ļoti svarīgi darbībai kriostatos.

Apvienots ar projekta nosaukumu ARCTIC (“Advanced Research on Cryogenic Technologies for Innovative Computing”), pētījuma mērķis ir izveidot Eiropas piegādes ķēdi kriogēnajai fotonikai un mikroelektronikai. Šajā projektā ir iesaistīti aptuveni 36 labākie Eiropas pētniecības institūti, rūpnieciskās ražošanas iekārtas un lietojumprogrammu partneri. Kopā viņi strādā pie mērogojamu IKT mikrosistēmu izstrādes, kurām ir galvenā nozīme kvantu skaitļošanas nozarē.

Kvantu komunikācijas perspektīvas

Ātra un precīza fotonu kontrole ne tikai ietekmē kvantu skaitļošanu, bet arī paver daudzsološas kvantu komunikācijas perspektīvas. Šī tehnoloģija nodrošina drošu atslēgu apmaiņu ar drošību saistītas informācijas kodēšanai. Atšķirībā no algoritmiskās kriptogrāfijas metodēm kvantu komunikācijas drošība balstās uz kvantu sapīšanās fizikālajiem principiem un superpozīcijas principu. Fraunhofers IOF, kas sadarbojas ar partneriem no nozares un biznesa, izstrādā kvantu sakaru sistēmu un optisko saišu tehnoloģiju pamatus.

Šeit īpaša loma ir QuNET projektam, kura mērķis ir izmantot kvantu komunikāciju augstas drošības tīklos. Projekta pirmajā posmā tiks veikts galvenais eksperiments, kas cita starpā ietver tehnoloģiju demonstratoru, kas nodrošina drošu savienojumu starp divām ēkām, izmantojot brīvā stara optisko saiti. Šīs norises varētu ievērojami paaugstināt mūsdienu sakaru drošības standartus.

Kriogēnijas un kvantu komunikāciju sasniegumi ir ne tikai tehnisks pavērsiens, bet arī parāda iespējas, kas raksturīgas nākamās paaudzes kvantu procesoriem un IKT lietojumprogrammām. Sadarbība starp pētniecības iestādēm un nozari būs ļoti svarīga, lai turpinātu attīstīt šīs tehnoloģijas un ieviest tās lietojumos.