Áttörés a kvantumtechnológiában: először vizualizálták valós időben a fotonok összefonódását

2023 / 08 / 23 / Felkai Ádám
Áttörés a kvantumtechnológiában: először vizualizálták valós időben a fotonok összefonódását
A forradalmi kutatásban valós időben sikerült bemutatni a fotonok összefonódásának “bonyolult táncát” – mindez a gyakorlati felhasználásra, például a kvantumalapú kommunikációra és képalkotásra is hatással lehet.

Az Ottawai Egyetem és a római Sapienza Egyetem kutatói úttörő módszerrel ábrázolták valós időben az összefonódó fotonok hullámfüggvényét. Az összefonódás a kutatók szemléletes példája alapján hasonlít egy cipő véletlenszerű kiválasztásához, ahol az egyik cipő azonosítása azonnal meghatározza a teljes pár természetét. A kvantummechanikában kulcsfontosságú hullámfüggvény bemutatja a részecske kvantumállapotát, lehetővé téve az olyan attribútumok előrejelzését, mint a helyzet és a sebesség. Idáig azonban a kvantumtomográfia számos mérést tett szükségessé, és időigényes volt, különösen összetett rendszerek esetében.

Az Ebrahim Karimi által vezetett csapat digitális holográfiát alkalmazott az összefonódott fotonállapotok rekonstruálására – amihez egy rendkívül fejlett nanoszekundumos felbontású kamerát használtak. Ez az innovatív megközelítés exponenciális sebességnövekedést kínál a korábbi technikákhoz képest, mivel teljes napok helyett mindössze perceket vesz igénybe, és nincs rá hatással a rendszer bonyolultsága sem – mindez tehát önmagában jelentős áttörés a projektív tomográfia skálázhatósága kapcsán. A most felfedezett technológiai áttörés következményei széleskörűek: lényegében komolyan hozzájárulhat a legtöbb kvantumalapú technológia fejlődéséhez.

A sajtóközleményben tehát az összefonódást a cipők példájával mutatják be, de korábban mi is írtunk egy szemléletes hasonlatról, amely ikerpárok segítségével szemléltette ezt a kvantum jelenséget. A cikkből kiderül egyébként az is, hogy mire járt tavaly a fizikai Nobel-díj, és ennek odaítélése miért volt fontos:

Ebből a hasonlatból könnyen megérthetjük, mire járt az idei fizikai Nobel, és hogy az univerzum a köznapi értelemben miért nem valóságos Idén lényegében azért járt a fizikai Nobel, hogy bebizonyították, hogy a mindenség nem valóságos a szó köznapi értelmében – de mit jelent mindez? Segítségünkre siet egy ikerpár és egy háromperces videó, amiből megérthetjük mindezt.

A mostani eljárás lényege, hogy akár a félpár cipőt, akár az ikerpár egyik tagját vesszük alapul, a véletlenszerűen kiválasztott darab azonnal felfedi a pár másik felének is természetét, méghozzá a köztük lévő távolságtól teljesen független módon. A felfedezés lényege a hullámfüggvény koncepciójában rejlik, amely a kvantummechanika sarokköve, és átfogó betekintést nyújt a részecskék kvantumállapotába.

Amennyiben maradunk a cipőnél, úgy ez a hullámfüggvény különböző attribútumokat foglal magában, például színt, méretet és hasonló jellemzőket. A hullámfüggvényre alapuló prediktív képesség felbecsülhetetlen minden kvantumalapú technológiában, különösen a kvantum-számítástechnikában, ahol az összetett rendszerek kvantumállapotának megértése döntő fontosságú a számítógép teljesítményének a teszteléséhez.

Azonban a bonyolult kvantumrendszerek hullámfüggvényének meghatározása, amelyet kvantumállapot-tomográfiának neveznek, óriási kihívásokat jelent. A hagyományos módszerek nagyszámú mérést igényelnek, és a komplexitás tovább súlyosbítja a problémát. A korábbi kísérletek alapján két összefonódott foton kvantumállapotának jellemzése órákig, sőt napokig is tarthat.

A kutatók most a digitális holográfia módszerével próbálták orvosolni ezeket a nehézségeket. Ez a technika magában foglalja az egyidejűleg érkező fotonok véletlenszerű képeinek elemzését, amelyet nagy felbontású kamerával készítenek. Az így létrejövő interferencia minta különböző információkat árul el az addig ismeretlen hullámfüggvényről, és ez a módszer exponenciálisan gyorsabbnak bizonyult, mint az elődei – napok helyett mindössze perceket vagy másodperceket vett csak igénybe. Ráadásul tehát a kvantumrendszer összetettsége sem befolyásolta a detektálási időt, leküzdve a kvantumtomográfia legjelentősebb korlátját.

Mint látható, a kísérletben a jin és jang szimbólumot használták, ami az ellentétek közötti egyensúlyt és harmóniát képviseli a kínai filozófiában. A szimbolika mellett azért erre a mintára esett a választás, mert felismerhető és kontrasztos jellemzői vannak, így könnyebben megkülönböztethető a kísérlet mérései és rekonstrukciója során.

Mindez pedig tehát nem csak a pőre tudomány miatt fontos, de forradalmasíthatja a kvantum alapú technológiák több területét is – például a kommunikációs és képalkotási eljárásokat.


Így lettek a szexuális játékszerekből digitális kütyük
Így lettek a szexuális játékszerekből digitális kütyük
Lassan már senkit sem lep meg, hogy egy intim segédeszköznek legalább olyan jól kell tudnia csatlakoznia a wifihez vagy egy telefonhoz, mint a viselőjéhez, használójához.
Az óceánok mélyén mérgező tengeri nyuszik élnek
Az óceánok mélyén mérgező tengeri nyuszik élnek
A Jorunna Parva valójában egy tengeri csiga fajta, melynek kémiai vegyületeket detektáló antennái nyuszifülekre hasonlítanak. Az apró, két centiméteres élőlények étrendjüknek köszönhetően rendkívül mérgezőek és mindössze néhány hónapig élnek.
Ezek is érdekelhetnek
HELLO, EZ ITT A
RAKÉTA
Kövess minket a Facebookon!
A jövő legizgalmasabb cikkeit találod nálunk!
Hírlevél feliratkozás

Ne maradj le a jövőről! Iratkozz fel a hírlevelünkre, és minden héten elküldjük neked a legfrissebb és legérdekesebb híreket a technológia és a tudomány világából.



This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.