Winzige optische Kavität könnte Quantennetzwerke ermöglichen

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Die Ingenieure von Caltech haben gezeigt, dass Atome in optischen Hohlräumen – winzige Kästchen für Licht – für die Schaffung eines Quanten-Internets von grundlegender Bedeutung sein könnten

Ihre Arbeit wurde am 30

März von der Zeitschrift Nature veröffentlicht.Quantennetzwerke würden Quantencomputer durch ein System verbinden, das ebenfalls auf einer Quantenebene und nicht auf der klassischen Ebene arbeitet

Theoretisch werden Quantencomputer eines Tages in der Lage sein, bestimmte Funktionen schneller als klassische Computer auszuführen, indem sie die besonderen Eigenschaften der Quantenmechanik ausnutzen, darunter die Überlagerung, die es den Quantenbits erlaubt, Informationen gleichzeitig als 1 und 0 zu speichern.Wie bei den klassischen Computern möchten die Ingenieure in der Lage sein, mehrere Quantencomputer zu verbinden, um Daten gemeinsam zu nutzen und zusammenzuarbeiten – und so ein “Quanten-Internet” zu schaffen

Dies würde die Tür zu mehreren Anwendungen öffnen, einschließlich der Lösung von Berechnungen, die zu groß sind, um von einem einzigen Quantencomputer verarbeitet werden zu können, und der Einrichtung einer unzerbrechlichen sicheren Kommunikation unter Verwendung von Quantenkryptographie.Um zu funktionieren, muss ein Quantennetzwerk in der Lage sein, Informationen zwischen zwei Punkten zu übertragen, ohne die Quanteneigenschaften der übertragenen Informationen zu verändern

Ein aktuelles Modell funktioniert so: Ein einzelnes Atom oder Ion wirkt als Quantenbit (oder “Qubit”) und speichert Informationen über ein solches Bit, wenn seine Quanteneigenschaften, wie z.B

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der Spin, bekannt sind

Um diese Information zu lesen und an andere Stellen zu übertragen, wird das Atom mit einem Lichtimpuls angeregt, wodurch es ein Photon aussendet, dessen Spin mit dem Spin des Atoms verschränkt ist

Das Photon kann dann die mit dem Atom verschränkte Information über eine große Entfernung über ein Glasfaserkabel übertragen.

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