Revoluție în cercetarea cuantică: oamenii de știință de la Paderborn stabilesc noi standarde!

Revoluție în cercetarea cuantică: oamenii de știință de la Paderborn stabilesc noi standarde!

Oamenii de știință din Universitatea din Paderborn au făcut progrese inovatoare în cercetarea cuantică. Într-un nou proiect, a fost dezvoltat un circuit criogenic care este folosit pentru a controla și manipula cuante de lumină (fotoni) mult mai rapid. Această inovație nu este importantă doar pentru calculul cuantic, dar ar putea avea și aplicații revoluționare în comunicare și simulare.

Rezultatele acestei cercetări au fost publicate în revista de specialitate Optica. Cercetătorii au reușit să manipuleze în mod activ pulsurile de lumină constând din fotoni individuali, ceea ce a fost posibil prin utilizarea așa-numitei „operații feedforward”. Această metodă permite măsurarea și controlul în timp real al fluxului luminos, reducând semnificativ limitările tehnice anterioare care au cauzat întârzieri în măsurare, procesare și control. Noua tehnologie reușește să minimizeze aceste întârzieri la mai puțin de un sfert de miliardime de secundă.

Inovații tehnice și colaborări

O echipă condusă de Dr. Frederik Thiele și Niklas Lamberty de la grupul de lucru „Mesoscopic Quantum Optics” a folosit detectoare supraconductoare de ultimă generație pentru a măsura cu precizie cuantele de lumină. Acest circuit electronic a funcționat la temperaturi extrem de scăzute de aproximativ -270 de grade Celsius, ceea ce a fost crucial pentru procesarea semnalelor fără nicio întârziere semnificativă. De asemenea, s-a constatat că circuitul generează mai puțină căldură, ceea ce este de mare importanță pentru funcționarea în criostate.

Combinată sub numele de proiect ARCTIC („Cercetare avansată privind tehnologiile criogenice pentru calcularea inovatoare”), cercetarea își propune să stabilească un lanț european de aprovizionare pentru fotonica și microelectronica criogenică. Acest proiect implică aproximativ 36 de institute de cercetare europene de top, unități de producție industrială și parteneri de aplicații. Împreună lucrează la dezvoltarea de microsisteme TIC scalabile, care sunt de o importanță centrală pentru industria de calcul cuantic.

Perspective pentru comunicarea cuantică

Controlul rapid și precis al fotonilor nu numai că are implicații pentru calculul cuantic, dar deschide și perspective promițătoare pentru comunicarea cuantică. Această tehnologie permite schimbul de chei fără atingere pentru codificarea informațiilor relevante pentru securitate. Spre deosebire de metodele de criptografie algoritmică, securitatea comunicării cuantice se bazează pe principiile fizice ale încrucișării cuantice și pe principiul suprapunerii. Fraunhofer IOF, care lucrează cu parteneri din industrie și afaceri, dezvoltă bazele sistemelor de comunicații cuantice și tehnologiilor de legătură optică.

Proiectul QuNET joacă un rol special aici, al cărui scop este utilizarea comunicației cuantice în rețele de înaltă securitate. În prima fază a proiectului, va fi realizat un experiment cheie, care include, printre altele, un demonstrator de tehnologie care permite o conexiune sigură între două clădiri printr-o legătură optică cu fascicul liber. Aceste evoluții ar putea crește semnificativ standardele de securitate în comunicațiile moderne.

Progresele în criogenie și comunicații cuantice nu reprezintă doar o piatră de hotar tehnică, ci demonstrează și posibilitățile inerente următoarei generații de procesoare cuantice și aplicații TIC. Colaborarea dintre instituțiile de cercetare și industrie va fi crucială pentru a continua dezvoltarea acestor tehnologii și pentru a le aduce în aplicații.