Huonelämpötilassa toimivia keinotekoisia atomeja

Laservalo (vihreä nuoli) emittoi yhden fotonin (violetti nuoli) matalatasoista valoa valkoisen grafeenin reikien reunoissa lasilevyn yläpuolella.

Ultra-turvallinen verkkoviestintä on askeleen lähempänä, Oregonin yliopiston (UO) fyysikon Ben Alemánin äskettäin julkaiseman löydön myötä.

Alemán, UO:n optisen, molekyyli- ja kvanttitieteen keskuksen jäsen, on tehnyt keinotekoisia atomeja, jotka toimivat ympäristön olosuhteissa.

Nano Letters -lehdessä julkaistu tutkimus voisi olla suuri askel turvallisten kvanttiviestintäverkkojen ja täysin optisen kvanttilaskennan kehittämisessä.

”Suuri läpimurto on se, että olemme löytäneet yksinkertaisen, skaalautuvan tavan, jolla voidaan nanotasolla valmistaa keinotekoisia atomeja mikrosirulle ja että keinotekoiset atomit toimivat normaalissa ilmanalassa ja huoneenlämpötilassa.”

”Meidän keinotekoiset atomit mahdollistavat paljon uusia ja tehokkaita teknologioita. Tulevaisuudessa niitä voitaisiin käyttää turvallisempaan, varmistetumpaan, täysin yksityiseen viestintään ja paljon tehokkaampiin tietokoneisiin, jotka voisivat suunnitella lääkkeitä ja auttaa tutkijoita saamaan syvemmän käsityksen maailmankaikkeudesta kvanttilaskennan avulla,” toteaa Alemán yliopistonsa tiedotteessa.

Alemánin laboratoriossa toimiva tohtoriopiskelija Joshua Ziegler ja kollegat jyrsivät ionisäteen avulla 500 nanometriä leveitä ja neljä nanometriä syviä reikiä heksagonaaliseen boorinitridin arkkiin, joka tunnetaan myös valkoisena grafeenina.

Käyttämällä optista konfokaalista mikroskopiaa Ziegler havaitsi pieniä valopisteitä, jotka tulivat poratuilta alueilta. Kun valoa analysoitiin fotonilaskennan tekniikoilla, hän huomasi, että yksittäiset kirkkaat täplät emittoivat valoa mahdollisimman alhaisella tasolla eli yksi fotoni kerrallaan.

”Työmme luokin lähteen yksittäisille fotoneille, jotka voisivat toimia kvantti-informaation kantajana tai kubitteina. Olemme kuvioineet näitä lähteitä luomalla niin paljon kuin haluamme, missä haluamme, Alemán toteaa.

”Haluaisimme kuvioida näitä yksittäisien fotonien emittereitä piireiksi tai verkoiksi mikrosiruille, jotta ne voivat kommunikoida keskenään tai muihin olemassa oleviin kubitteihin, kuten solid-state-spineihin tai suprajohtavien piirien kubitteihin."

Aiheesta aiemmin:

Yksittäisiä ja identtisiä fotoneja

Tehdä kvanttilaskentaa valolla