Kvantumhálózatot építettek két atomból

Fizikusok létrehozták a világ első alapszintű kvantumhálózatát, amiben két atom között szállít információkat egyetlen foton. A hálózat mindkét egysége egy-egy rubídiumatomból áll, amik küldeni, fogadni és tárolni is tudják az adatokat. A kommunikáció egy 60 méteres üvegszálas kábelen zajlik. A bemutatott hálózat prototípus, de erre építve, több hasonló egységet összekötve létrehozható a kvantuminformációk kommunikációs csatornája.

A kvantumszámítások alapját képező kvantumbitek bonyolultabbak, mint a mai bináris számítógépek által használt bitek, amiknek csak kétféle állapotuk van: értékük vagy 0, vagy 1. Ezzel szemben a kvantumbit a 0 és az 1 között ingadozik, tehát összetettebb információt hordoz. A fizikusok már sokféleképpen próbáltak kvantuminformációkat tárolni, ebben az esetben például egy fényvisszaverő optikai üregben tartott rubídiumatom belső kvantumállapota tárolja a kvantumbitet.

Az atomok át is tudják adni a bennük tárolt információkat, mégpedig úgy, hogy az általuk kibocsátott foton polarizációja magán viseli az információt továbbító atom kvantumállapotának jegyeit. Amikor a másik atom elnyeli az üvegszálon érkező fotont, átveszi a foton polarizációjában kódolt kvantumállapotot. A két, egymástól nagy távolságban lévő rendszer közötti kvantum-összefonódást körülbelül 100 milliomod másodpercig tudták fenntartani.

"Olyan rendszert próbálunk megépíteni, amiben a hálózati egységek univerzálisak" – mondta Stephan Ritter, a Nature április 12-i számában megjelent tanulmány egyik szerzője. A fizikusok tizenöt éve tudják, hogy optikai üreggel érdemes kvantumhálózatokat létrehozni, de nagyon nehéz megoldani, hogy a fotonok és az atomok kommunikáljanak egymással. Az üregben lévő tükrök közt több tízezerszer áthalad a foton, ami megnöveli az esélyét annak, hogy interakcióba lépjenek a rubídium atommal. Így jut elegendő idő arra, hogy megtörténjen az információ átadása.