Nova Era Kvantnog Uplitanja: Revolucija u Kvantnoj Tehnologiji
Kvantno uplitanje dobiva novu dimenziju koja bi mogla omogućiti izradu manjih kvantnih informacijskih tehnologija, kada postane praktična izvan laboratorija. Ovaj rad se oslanja na činjenicu da kada su fotoni ograničeni na prostore manjih dimenzija od njihovih valnih duljina, dvije od njihovih svojstava stapaju se u jedno.
Što je Kvantno Uplitanje?
Kvantno uplitanje povezuje sudbine čestica, čak i kada postanu odvojene. U najjednostavnijem primjeru, dva elektrona su upletena tako da moraju imati suprotne obrtaje. Kada se poduzme akcija da se promijeni obrtaj jednog, obrtaj drugog će se također promijeniti, bez obzira na udaljenost između njih, sve dok uplitanje ostaje. Ova je ideja uzburkala Einsteina, koji je nazvao fenomen “čudnom akcijom na daljinu” i smatrao da mora biti pogrešna.
Razvoj i Nova Otkrića
Iako je to bila teorija u njegovo vrijeme, sada su dokazi o kvantnom uplitanju demonstrirani na sve većim udaljenostima i s više čestica. U tom procesu, saznali smo da postoje različiti načini za uplitanje čestica, a nedavno je otkriven jedan novi. Oblici uplitanja definirani su entangliranim svojstvima, poput obrtaja ili polarizacije, koja se moraju promijeniti za jednu česticu kada se utječe na drugu.
Fotoni i njihov Dualizam
Dvojnost vala/čestice svjetlosti znači da se fotoni mogu uplesti, baš kao i čestice kao što su elektroni koje više često smatramo u njihovom obliku čestica. Na primjer, može se uplesti smjer kretanja fotona, tako da će ako se jedan promijeni, doći do odgovarajuće promjene u smjeru drugog. Što je važnije za ovaj rad, fotoni imaju kutnu količinu gibanja, poput čvrstih objekata, i ovo se također može uplesti.
- Planet ima dva oblika kutne količine gibanja – rotaciju i orbitu oko Sunca.
- Fotoni obično također imaju ova svojstva poznata kao spin (SAM) i orbitu (OAM).
- Moguće je uplesti spin ili orbitu dva fotona zajedno, ili čak uplesti jedan foton sam sa sobom.
Revolucija u Tehnologiji
Kada se fotoni drže unutar struktura manjih od njihove valne duljine, ta svojstva se stapaju i definicija postaje ukupna kutna količina gibanja (TAM). Upravo je ta karakteristika, koja se javlja samo za fotone u ovom načinu zatvorenosti, sada prvi put upletena. Istraživači na Technion-Israel Institute of Technology koristili su rešetke kako bi ograničili fotone unutar kružne ili spiralne nanoskalne platforme i mapirali njihove stanje, uplavši TAM-ove parova fotona prije nego što su ih raspršili u slobodni prostor.
Cliateljstvo TAM-ova može izgledati kao mali napredak, budući da su SAM-ovi i OAM-ovi već bili upleteni prije, ali autori ističu: “Primjećujemo da uplitanje u TAM dovodi do potpuno drugačije strukture kvantnih korelacija parova fotona, u usporedbi s uplitanjem vezanim za dva sastavna kutna momenta.” Kvantno uplitanje smatra se ključem kvantnog računanja. Autori predlažu da bi njihov rad mogao dovesti do obrade informacija koristeći upletavanje TAM-ova fotona ograničenih na čipove.
Potencijalna Miniaturizacija Kvantnih Računala
Uplitanje TAM-ova omogućava kvantnim procesorima temeljenim na fotonima da budu manji nego što bi to bilo moguće, kada bi se koristila jedna od svojstava koja se pojavljuju samo pod manje ograničenim uvjetima. To potencijalno otvara vrata miniaturizaciji budućih kvantnih računala. Osim toga, ograničavanjem fotona na ovoj razini, autori su povećali interakciju između fotona i njihovog okruženja, otvarajući širi spektar ponašanja na koje se može djelovati.
Istraživanje je objavljeno u časopisu Nature.
Zaključak
Nova istraživanja u oblasti kvantnog uplitanja predstavljaju značajan korak naprijed u razvoju kvantnih tehnologija. Ova otkrića donose nova saznanja koja bi mogla oblikovati budućnost kvantnog računanja, olakšavajući proboj u razvoju manjih i učinkovitijih tehnologija. Sa svakim novim otkrićem, približavamo se praktičnoj primjeni kvantnih sustava u svakodnevnom životu.
