Insinyur di Institut Teknologi California telah menunjukkan bahwa atom di rongga rongga optik dapat menjadi salah satu teknologi utama untuk berfungsinya Internet kuantum. Para peneliti mempublikasikan hasil kerja mereka di jurnal Nature.
Jaringan kuantum akan menghubungkan komputer kuantum melalui sistem khusus yang akan menyediakan koneksi di antara mereka. Secara teori, komputer kuantum suatu hari akan dapat melakukan fungsi tertentu lebih cepat daripada sistem komputasi klasik, menggunakan properti mekanika kuantum, seperti superposisi keadaan, yang memungkinkan bit kuantum menjadi nol dan satu pada saat yang sama.
Seperti komputer klasik, ilmuwan ingin menghubungkan beberapa komputer kuantum untuk bertukar data dan bekerja sama - untuk menciptakan semacam "internet kuantum". Ini akan membuka pintu ke berbagai aplikasi, termasuk komputasi kuantum terdistribusi dan komunikasi terenkripsi. Namun, jaringan seperti itu harus dapat mentransfer informasi antara dua perangkat tanpa mengubah properti kuantum dari informasi yang dikirimkan.
Model saat ini bekerja seperti ini: Satu atom atau ion bertindak seperti qubit dan menyimpan informasi tentang properti kuantumnya, seperti spin. Untuk membaca informasi ini dan mentransfernya ke tempat lain, atom harus digairahkan dengan pulsa cahaya, menyebabkannya memancarkan foton yang spinnya terjerat dengan spin atom dan setara dengannya. Foton kemudian dapat mengirimkan informasi yang terkait dengan atom dalam jarak jauh melalui kabel serat optik. Tapi melakukannya lebih sulit dari kedengarannya. Sebagian besar atom sensitif terhadap fluktuasi medan magnet dan listrik, yang menyebabkan kesalahan dalam pengoperasian perangkat yang didasarkan padanya.
Untuk mengatasi masalah ini, para peneliti Caltech membangun resonator nanofotonik - sebuah batang dengan panjang sekitar 10 mikron dengan pola khusus terukir di permukaannya, terbuat dari kristal ortrium ortovanadat. Kemudian para ilmuwan menempatkan ion logam tanah jarang ytterbium Yb 3+ di tengahnya. Ketika radiasi ditransmisikan melalui resonator semacam itu, ia melewati beberapa kali sepanjang batang dan, akhirnya, setelah kehilangan energi yang cukup, diserap oleh ion ytterbium. Para penulis juga menunjukkan bahwa rongga pada material mengubah lingkungan ion, yang karenanya foton yang dipancarkan dapat bertahan dalam material hingga 99% dari waktu, dan para ilmuwan, sementara itu, dapat mengukur propertinya.
Selain itu, ion ytterbium mampu menyimpan informasi di punggungnya selama 30 milidetik. Ini cukup untuk mengirimkan informasi ke seluruh benua Amerika Serikat. Tim saat ini fokus pada pembuatan blok bangunan jaringan kuantum. Mereka kemudian berharap untuk memperluas eksperimen mereka dan menghubungkan dua bit kuantum secara berjauhan.
Penulis: Nikita Shevtsev
