Képek: Los Alamos National Laboratory, Pxfuel
A mesterséges intelligencia (MI) mellett jelenleg a kvantumszámítások az infokommunikáció legizgalmasabb és legígéretesebb kutatásfejlesztési területe. Az eredmények ugyan nem annyira látványosak és mediatizáltak, mint az MI-ben, de az előrelépés egyértelmű. A kvantumszámítógépről már nem a ködös jövőben valamikor talán alkalmazásra kerülő technológiaként beszélünk, hanem egyre közelebb kerülünk a gyakorlati alkalmazásokban.
A fejlődés apró lépésekben történik, viszont komoly haladás, hogy míg tíz-tizenöt éve a kvantumszámításokra inkább csak a beavatottak által értett, nagyon ezoterikus technológiaként gondoltunk, addig ma már egyre többen kezdjük érteni és vizualizálni, hogy miről van szó.
Made in Los Alamos
Az amerikai Los Alamos Nemzeti Laboratóriumban új és egyedi megközelítést dolgoztak ki kvantum fénysugárzókhoz, körkörösen polarizált egyedi fotonok, fényrészecskék létrehozásához.
A kvantum fényforrás megvalósításához a kutatók két különböző atomi vékonyságú anyagot raktak egymásra, megmutatva, hogy egyrétegű félvezető külső mágneses tér segítsége nélkül is képes körkörösen kibocsátani polarizált fényt.
A Labor Integrált Nanotechnológia Központjában dolgozva, a kutatók egyetlen molekula vastagságú wolfram-diszelenid (WSe2) alapanyagú félvezető réteget vastagabb nikkel-foszfor-triszulfid mágneses félvezető rétegre helyeztek. A bemélyedések átmérője kb. négyszáz nanométer, így – nagyjából az emberi haj szélességének megfelelően – mintegy kétszáz ilyen bemélyedés számára van hely.
Amikor lézert fókuszáltak az anyagkötegre, az atommikroszkóppal kidolgozott bemélyedések kétféle hatáshoz is hasznosnak bizonyultak: a wolfram-diszelenid réteg elektronjai stimulálják az egyedi fotonok áramlását, illetve a nikkel-foszfor-triszulfid kristály tipikus mágneses tulajdonságait megbontva, helyi mágneses momentum jön létre. A momentum körkörösen polarizálja a kibocsátott fotonokat.
Kvantumkommunikáció, kvantumtitkosítás
Korábban csak terjedelmes szupravezető mágnesekkel létrehozott nagy mágneses mezőkkel, kvantumsugárzók bonyolult fotonikus szerkezetekhez kapcsolásával vagy más komplex megoldásokkal érték el ezt a hatást. A Los Alamosi kutatók megoldása egyszerűbb, megbízhatóbb, és nem utolsósorban, alacsonyabbak a gyártás költségei.
Mivel a polarizációs állapot a foton kódolásának egyik eszköze, az eredmény a kvantumkommunikáció mellett a kvantumkriptográfiában, azaz a biztonsági célokra alkalmazott kvantumtitkosításban is fontos lépés. Az egyedi fotonokból álló áramlást és polarizációt generáló forrással a kutatók lényegében két eszközt kombináltak egybe.
Jelenleg az egyedi fotonok körkörös polarizálási szintjének módosítási lehetőségein, elektromos vagy mikrohullámos stimuláláshoz történő alkalmazásain dolgoznak. A fényrészecskéknek ez a tulajdonsága teszi lehetővé a kvantuminformáció foton-áramba kódolását.
