Revolusjon innen kvanteforskning: Paderborn-forskere setter nye standarder!

Revolusjon innen kvanteforskning: Paderborn-forskere setter nye standarder!

Forskere fra Universitetet i Paderborn har gjort banebrytende fremskritt innen kvanteforskning. I et nytt prosjekt ble det utviklet en kryogen krets som brukes til å kontrollere og manipulere lyskvanter (fotoner) mye raskere. Denne innovasjonen er ikke bare viktig for kvantedatabehandling, men kan også ha revolusjonerende applikasjoner innen kommunikasjon og simulering.

Resultatene av denne forskningen ble publisert i fagbladet Optica. Forskere var i stand til aktivt å manipulere lyspulser bestående av individuelle fotoner, noe som ble muliggjort ved å bruke en såkalt "feedforward-operasjon". Denne metoden tillater måling og kontroll av lysstrømmen i sanntid, noe som reduserer tidligere tekniske begrensninger betydelig som forårsaket tidsforsinkelser i måling, prosessering og kontroll. Den nye teknologien klarer å minimere disse forsinkelsene til mindre enn en kvart milliarddels sekund.

Tekniske innovasjoner og samarbeid

Et team ledet av Dr. Frederik Thiele og Niklas Lamberty fra «Mesoscopic Quantum Optics»-arbeidsgruppen brukte toppmoderne superledende detektorer for å nøyaktig måle lyskvanter. Denne elektroniske kretsen opererte ved ekstremt lave temperaturer på rundt -270 grader Celsius, noe som var avgjørende for å behandle signalene uten noen betydelig forsinkelse. Det ble også funnet at kretsen genererer mindre varme, noe som er av stor betydning for drift i kryostater.

Kombinert under prosjektnavnet ARCTIC («Advanced Research on Cryogenic Technologies for Innovative Computing»), har forskningen som mål å etablere en europeisk forsyningskjede for kryogen fotonikk og mikroelektronikk. Dette prosjektet involverer rundt 36 topp europeiske forskningsinstitutter, industrielle produksjonsanlegg og applikasjonspartnere. Sammen jobber de med utviklingen av skalerbare IKT-mikrosystemer, som er av sentral betydning for kvantedataindustrien.

Perspektiver for kvantekommunikasjon

Den raske og presise kontrollen av fotoner har ikke bare implikasjoner for kvanteberegning, men åpner også for lovende perspektiver for kvantekommunikasjon. Denne teknologien muliggjør trykksikker utveksling av nøkler for koding av sikkerhetsrelevant informasjon. I motsetning til algoritmiske kryptografimetoder er sikkerheten til kvantekommunikasjon basert på de fysiske prinsippene for kvantesammenfiltring og superposisjonsprinsippet. Fraunhofer IOF, som jobber med partnere fra industri og næringsliv, utvikler grunnlaget for kvantekommunikasjonssystemer og optiske lenketeknologier.

Her spiller QuNET-prosjektet en spesiell rolle, som har som mål å bruke kvantekommunikasjon i høysikkerhetsnettverk. I første fase av prosjektet skal det gjennomføres et nøkkeleksperiment, som blant annet inkluderer en teknologidemonstrator som muliggjør en sikker forbindelse mellom to bygninger via en optisk fristråleforbindelse. Denne utviklingen kan øke sikkerhetsstandardene i moderne kommunikasjon betydelig.

Fremskritt innen kryogenikk og kvantekommunikasjon representerer ikke bare en teknisk milepæl, de demonstrerer også mulighetene som ligger i neste generasjon kvanteprosessorer og IKT-applikasjoner. Samarbeid mellom forskningsinstitusjoner og industri vil være avgjørende for å fortsette å utvikle disse teknologiene og bringe dem inn i applikasjoner.