Einzelnes Atom speichert Quantenbit

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Am Max-Planck-Institut für Quantenoptik ist es der Forschungsgruppe um Gerhard Rempe gelungen ein einzelnes Atom zur Speicherung eines Quantenbits nutzbar zu machen. Als Grundlage für das Experiment diente ein Rubidium-Atom, das  zwischen zwei Spiegeln, einem sogenannten optischen Resonator, eingefangen wurde. Parallel dazu wurde ein einzelnes Photon eingefangen, dass mit sehr hoher Frequenz zwischen den Spiegeln  hin- und herpendelte. Auf das über einen Laser festgehaltene Rubidium-Atom wurde nun die im Photon gespeicherte Quanteninformation übertragen. Die Information ist hierbei allerings nicht wie bei üblichen Systemen durch ein Bit codiert, sondern durch Interferenzen zweier Quantenbits eindeutig festgelegt. Über den Steuerlaser konnten nun sowohl Photon als auch das Rubidium-Atom in unterschiedliche Quantenzustände gebracht und die Informationen aus dem Photon ausgelesen werden.

 

Das Besondere an diesem Quantenspeicher ist die Tatsache, dass er aus nur einem einzigen Atom besteht und somit enorm effizient arbeitet. Des Weiteren konnte die Quanteninformation fast 200 Mikrosekunden aufrechterhalten werden, was einen neuen Rekord darstellt.

Das Weitere Vorgehen der Forscher besteht nun darin, mehrere dieser einzelnen Quantenspeicher zu vernetzen und kommunzieren zu lassen und so ganze Steuergatter aus diesen optischen Bausteinen zu konstruieren.

Auf lange Sicht wird dieser Quantenbaustein höchstwahrscheinlich in leistungsfähigen Quantencomputern und zur Übertragung von Quanteninformationen über große Distanzen seinen Einstaz finden.

Quelle: Pro-Physik.de

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