Edusammud kvantolekute käitamisel

“Traditsioonilises lineaaroptilises lähenemises põimitusele konstrueeritakse iga soovitud oleku tarbeks uus häälestus ehk sättestik,” selgitab Witlef Wieczorek võrguajakirjale PhysOrg.com. “Meie aga koostasime üheainsa häälestuse, mis võimaldab jälgida mitmeid eri kvantolekuid.”

Wieczorek, teadlane Saksamaal Garchingis Max Plancki nimelises Kvantoptikainstituudis ja Münchenis Ludwig-Maximilians-Universitätis, on liige rühmas, mis mitte ainult ei mõelnud välja, kuidas kasutada üht lineaaroptilist sättestikku mitme kvantoleku esilekutsumiseks, vaid demonstreeris ka, et selline sättestik tõesti toimib.

Tema ja kolleegide tööd “Neljafootoniliste põimolekute perekonna katseline vaatlemine täies ulatuses” tutvustab ajakiri Physical Review Letters.

“Ebatõhus on iga kvantoleku jaoks muuta kogu sättestikku,” selgitab Wieczorek. “Kuid nüüd oleme näidanud, et sama sättestiku parameetreid muutes saab esile kutsuda eri kvantolekuid. Enam pole vaja iga oleku jaoks eraldi sättestikku koostada.”

Teadlaste rühm nimetab olekuid “perekondadeks”, kuna need on katselise sättestiku kaudu “suguluses”; uue oleku saamiseks on vaja muuta vaid üht katseparameetrit. “On rühm olekuid, mis selle ühe sättestikuga seonduvad.” Üks põnevamaid asjaolusid on aga tõik, et sellesse konkreetsesse perre kuulub viis kvantolekut, mida saab kvant-andmetöötluse vallas edukalt rakendada.

“Neid olekuid saab rakendada mitmete ülesannete lahendamiseks,” väidab Wieczorek. “Meie üksiksätestus tekitab olekuid, mida saab kasutada dekoherentsivabaks sideks, teabe salajaseks jagamiseks, telekloonimiseks ja kolmekubitiliste inekvivalentsete põimolekute saamiseks.”

Juba tuntud olekud on kenad küll, kuid Wieczorek kolleegidega leidis ka olekuid, mida pole varem kirjeldatud. Ehkki tundmatuil olekuil selles konkreetses perekonnas pole veel teadaolevaid praktilisi rakendusi, võivad need anda üldteadmisi põimituse kohta. “Konkreetseid omadusi, näiteks põimituse jõulisust või püsivust uurides saame olekute perekonda paremini ja üksikasjalikumalt iseloomustada. Ja kes teab? Ehk leitakse tundmatuile olekuile rakendused tulevikus?”

Käesolev uurimus viidi läbi neljafootonilise põimitusolekuga, kuid Wieczorek loodab ideed laiendada kuuefootonilisele põimitusele. “Järgmiseks tahame ette võtta kuus footonit,” räägib ta “Ja meil on mõte, kuidas seda olemasolevale sättestikule rakendada.”

Enamasti keskendus Wieczorek koos teadusrühmaga vaid murdosa olekute vaatlemisele. Pole aga välistatud, et võimalik on saavutada suvalist hulka olekuid. “Põhimõtteliselt võiks iga muudetud parameetriga tekitada eri oleku. Võimalik on näha lõputut hulka olekuid.”

Esialgu on Wieczorek aga senisaavutatuga rahul. “See teeb asjad lihtsamaks. Võime öelda, et vajame konkreetse rakenduse jaoks konkreetset olekut, ja lihtsalt sätestada parameetri. Kui tahame midagi muud, muudame lihtsalt parameetrit.”

(Kokkuvõtlikult: tehtud on oluline samm footonarvutite suunas, Toim.)

Tõlkinud Mart Kalvet.