Łączenie fotonów i atomów w układy kwantowe
Chociaż nadal znajdują się w sferze osiągnięć teoretycznych, komputery kwantowe stanowią obietnicę rewolucji w procesie przetwarzania informacji. Podczas gdy konwencjonalne komputery przechowują i przetwarzają informacje jako bity o jednej z wartości 0 lub 1, komputery kwantowe mogłyby wykorzystać zdolność cząstek subatomowych do przyjmowania więcej niż jednego stanu w danej chwili. Sieci kwantowe mogłyby połączyć ośrodki obliczeń kwantowych na dużych odległościach, jak również aktywować możliwości, takie jak rozkład kwantowego klucza i teleportacja. Jednak stanowią one poważne wyzwanie dla społeczności naukowej zajmującej się informacją kwantową. Aby przybliżyć technologię o krok do sieci kwantowych, w ramach finansowanego przez UE projektu "Splątanie z jonami uwięzionymi we wnęce kwantowej" (40CACQED) zaproponowano sprzężenie jonów – stanowiących obiecujący nośnik informacji w obliczeniach kwantowych – we wnęce optycznej. W ten sposób utworzono by kwantowy interfejs pomiędzy fotonami i atomami, umożliwiając spójny transfer informacji kwantowej między światłem a materią. Naukowcy zrealizowali wychwytywanie jonów przy użyciu tej nowej pułapki w warunkach ultrawysokiej próżni. Równolegle stworzono finezyjną wnękę o dwukrotnie większej separacji światłowodu do światłowodu niż w przypadku poprzednio używanej w doświadczeniach na atomach obojętnych. Ponadto zastosowano laser 729 nm w zakresie przejścia kubitów oraz odczytu informacji kwantowych zapisanych w jonach. Wykorzystując spektroskopię ramanowską w układzie wnęki jonowej, opracowano nowe techniki do optymalizacji sprzężenia jonów z wnęką. Podejście badaczy projektu 40CACQED do wychwytywania jonów we wnęce optycznej pozwoliło na spójny transfer informacji kwantowej między światłem a materią. Odkrycia te mają ważne konsekwencje dla przyszłości sieci układów kwantowych.
