Onderzoekers van de Universiteit van Kopenhagen hebben een nieuwe techniek ontwikkeld die quantumbits licht stabiel houdt bij kamertemperatuur in plaats van alleen bij -270 graden te werken. Hun ontdekking bespaart energie en geld en is een doorbraak in kwantumonderzoek.

Aangezien bijna al onze privé-informatie is gedigitaliseerd, het wordt steeds belangrijker dat we manieren vinden om onze gegevens en onszelf te beschermen tegen hacking.

Kwantumcryptografie is het antwoord van de onderzoekers op dit probleem, en meer specifiek een bepaald soort qubit - bestaande uit enkele fotonen:lichtdeeltjes.

Enkele fotonen of qubits van licht, zoals ze ook wel worden genoemd, zijn uiterst moeilijk te hacken. Echter, Om ervoor te zorgen dat deze qubits van licht stabiel zijn en goed werken, moeten ze worden opgeslagen bij temperaturen dicht bij het absolute nulpunt - dat is min 270 C - iets dat enorme hoeveelheden stroom en middelen vereist.

In een recent gepubliceerde studie, onderzoekers van de Universiteit van Kopenhagen demonstreren een nieuwe manier om deze qubits honderd keer langer op kamertemperatuur te bewaren dan ooit tevoren. Eugène Simon Polzik, hoogleraar kwantumoptica aan het Niels Bohr Instituut, zegt, "We hebben een speciale coating ontwikkeld voor onze geheugenchips die ervoor zorgt dat de quantumbits van licht identiek en stabiel zijn terwijl ze op kamertemperatuur zijn. onze nieuwe methode stelt ons in staat de qubits veel langer op te slaan, dat is milliseconden in plaats van microseconden - iets dat voorheen niet mogelijk was. We hebben er echt zin in."

De speciale coating van de geheugenchips maakt het veel gemakkelijker om de qubits licht op te slaan zonder grote vriezers, die lastig te bedienen zijn en veel stroom vergen. Daarom, de nieuwe uitvinding zal in de toekomst goedkoper zijn en beter aansluiten bij de eisen van de industrie.

"Het voordeel van het opslaan van deze qubits bij kamertemperatuur is dat er geen vloeibaar helium of complexe lasersystemen voor koeling nodig zijn. Het is ook een veel eenvoudigere technologie die gemakkelijker kan worden geïmplementeerd in een toekomstig kwantuminternet, " zegt Karsten Dideriksen, een UCPH-Ph.D. aan het project.

Normaal gesproken, warme temperaturen verstoren de energie van elk kwantumbitje licht. "In onze geheugenchips, duizenden atomen vliegen rond en zenden fotonen uit, ook wel qubits van licht genoemd. Wanneer de atomen worden blootgesteld aan warmte, ze gaan sneller bewegen en botsen met elkaar en met de wanden van de chip. Dit leidt ertoe dat ze fotonen uitzenden die erg van elkaar verschillen. Maar we moeten ze precies hetzelfde hebben om ze in de toekomst te kunnen gebruiken voor veilige communicatie, ", legt Eugene Polzik uit. "Daarom hebben we een methode ontwikkeld die het atoomgeheugen beschermt met de speciale coating voor de binnenkant van de geheugenchips. De coating bestaat uit paraffine met een wasachtige structuur en werkt door de botsing van de atomen te verzachten, waardoor de uitgezonden fotonen of qubits identiek en stabiel zijn. Ook, we gebruikten speciale filters om ervoor te zorgen dat alleen identieke fotonen uit de geheugenchips werden gehaald."

Ook al is de nieuwe ontdekking een doorbraak in het kwantumonderzoek, het heeft nog meer werk nodig.

"Direct, we produceren de qubits licht met een lage snelheid, één foton per seconde, terwijl gekoelde systemen miljoenen kunnen produceren in dezelfde hoeveelheid tijd. Maar we zijn van mening dat deze nieuwe technologie belangrijke voordelen heeft en dat we deze uitdaging op tijd kunnen overwinnen, ’, besluit Eugène.

De studie is gepubliceerd in Natuurcommunicatie .