• Eesti Füüsika Selts
    • Eesti Füüsika Selts
    • Eesti füüsikapäevad ja füüsikaõpetajate päevad
      • 2017.a. füüsikapäevad
      • 2016.a. füüsikapäevad
      • 2015. a. füüsikapäevad
      • 2003.a. füüsikaõpetajate päev
    • EFS Täppisteaduste Suve- ja Sügiskoolid
      • 2017.a. sügiskool
      • 2016.a. sügiskool
      • 2015.a. sügiskool
      • 2014.a. sügiskool
      • 2013.a. suvekool
      • 2013.a. sügiskool
      • 2012.a. suvekool
      • 2012.a. sügiskool
      • 2011. a. suvekool
      • 2010. a. suvekool
      • 2010.a. sügiskool
      • 2009.a. sügiskool
      • 2008.a. suvekool
      • 2008.a. sügiskool
      • 2007. a. suvekool
      • 2007.a. sügiskool
      • 2006.a. suvekool
      • 2005.a. suvekool
      • 2005.a. sügiskool
      • 2004.a. suvekool
      • 2004.a. sügiskool
    • Füüsika õpetajate sügisseminarid Voorel
      • Voore 2017
      • Voore 2015
      • Voore 2011
      • Voore 2009
    • EFS aastaraamatud
    • Teadusbuss
    • Teaduslaagrid
    • FKB õpikojad
    • Akadeemiline füüsikaolümpiaad
    • Tähe perepäevad TÄPE

FYYSIKA.EE

Elu, loodus, teadus ja tehnoloogia

  • Arvamus ja Inimesed
    • Arvamus
    • Persoon
  • Eestist endast
    • Teated
  • Teadusuudised
    • Eesti teadusuudised
      • Tartu Ülikool
      • KBFI
      • Tallinna Tehnikaülikool
      • Tõravere Observatoorium
    • FYYSIKA.EE hoiab silma peal – Teemad
    • Referaadinurgake
    • Päevapilt
  • RSS teletaip
    • RSS Füüsikaharidus
    • RSS Kosmos
    • RSS Teadus
    • RSS Arvamus
    • RSS Tehnoloogia
  • Füüsika koolis
    • Füüsikaõpetajate võrgustik
    • TÜ koolifüüsika keskus
    • EFS füüsikaõpetajate osakond
    • Eesti füüsikaolümpiaadid
    • Videod ja simulatsioonid
    • Füüsika e-õpikud
    • Lahedad projektid
  • Kontakt

Toatemperatuuril töötav kvantmälu

9.07.2011 by Uku Püttsepp Leave a Comment

Inglismaa füüsikud leiutasid footonipõhise toatemperatuuril töötava kvantmälu. Läbimurre võib aidata valmistada kvantvahevõimendi (quantum repeater device), mis võimaldaks pidada kvantinformatsiooni kaugsidet.

Footonitega andmeedastuse eeliseks on tõsiasi, et footonid võivad läbida pikki vahemaid astumata seejuures ainega vastastikmõjusse. Vähene interaktsioon keskkonnaga võimaldab kvantbittidel ehk kvibititel (quibit – tõlkija keelend) jääda teiste omasugustega paardunud olekusse, mis on andmeedastuses äärmiselt oluline. Kvantandmesidel on palju rakendusi, näiteks krüptograafias.

Skeem footoni säilitamiseks toatemperatuuril.

Keskkonnas hajudes footoni kvantolek siiski ajapikku muutub. Näiteks läbides sadu kilomeetreid optilist kaablit oleks vajalik kasutada vahevõimendit, mis nõrgenenud signaali tugevdaks. Kvantvahevõimendi  loeb saadud andmed, talletab need hetkeks ja saadab siis värskena teele. ”Nii võib kvibitite paardunud olekut säilitada suhteliselt kaugemate vahemaade läbimisel,” lisab üks idee autoritest, Oksfordi ülikooli teadlane, Lan Walmsley.

Keeruline parandada

Footoneid talletav ja edastav kvantmälu on võimendi olulisim osis. Senivalmistatud kvantvahevõimendid töötavad madalatel temperatuuridel ja rõhkudel. Lisaks on puudusteks kitsas kasutatavate footonite energiaspekter ja andmetalletuse lühike kestvus. Walmsley arvates pole taoliste kohmakate süsteemide laiahaardeline kasutamine mõistlik, sest ookeani põhjas kulgevate andmekaablite ja krüoseadmete parandamine on keeruline.

Tulevikus valmistatavad kvantvahevõimendid peaksid olema suutelised andmeid talletama oluliselt kauem kui saabunud signaali pikkus. Võimendis kasutatavate footonite energiaspektri laiendamine on omaette eesmärk. Lai spekter võimaldab suurendada võimendi mälu mahtu. Pikk hoiuaeg aga koguda signaali võimendamiseks vajalikke sarnaste kvantolekutega footoneid.

Eesmärgi poole püüeldes muutis Walmsley koos töörühmaga tseesiumi aatomite pilve kvantmäluks, mille töötemperatuur on 62 °C. Vastupidiselt eelnenud kvantmäludele ei pea Walmsley valmistatud mällu püütavad ja talletatavad footonid olema häälestatud sagedusele, mida tseesiumi aur neelduma soostuks. Uudse lähenemisena muudab infrapunalaseri pulss infofootoni “spinn-laineks” (spin wave), mis haaratakse vastavalt tseesiumi elektroni ja tuuma spinnolekutele.

Must värv

Wamsley võrdleb tseesiumi aatomite pilve läbipaistva klaasplaadiga. Laserimpulss värvib klaasi mingi osa “mustaks”, mis seetõttu neelab pealelangeva valguse. Must plekk aknaklaasil kiirgaks pealelangeva kiirguse soojusena, infrapunalaseriga märgistatud kvantmälus seevastu pealelangenud footonid talletatakse.

Ligi 4 mikrosekundit pärast footoni haaret muudab järjestikune laserpulss spinn-laine tagasi footoniks ja tseesiumipilve valgusele läbipaistvaks. Uurijate sõnul peaks olema võimalik praegust 30% valguse neeldumise efektiivsust laserimpulsside tugevuse muutmisega tõsta. Footonite hoiustusaega saaks parandada parema varjestusega väliste magnetväljade vastu, mis tseesiumi aatomite spinne häirivad.

Heisenbergi määramatuseprintsiibi (loe siit) tõttu ei oma ülilühikesed footonimpulsid kindlat energiat, mille tõttu on vajalik, et talletatav spekter oleks lai. Töörühma liikme Ben Buchleri sõnul praegustel kõrge efektiivsusega mäludel pole veel laia salvestamise spektrit.

Müra ei ole probleem

Taustamüra ja tseesiumi pilves tekitatud liigsed footonid  põhjustavad toatemperatuursetele mäludele lisaprobleeme, kuid absoluutsel nulltemperatuuri piirkonnas müra lakkab. Oxfordi Ülikooli katses kasutatud footonite energiad on aga tseesiumipilve loomulikest neeldumisenergiatest kõrgemad, mistõttu on müratundlikkus väike isegi toatemperatuuril.

Hispaania IPSB (Institute of Photonic Sciences in Barcelona) Instituudi teadlane Hugues de Riedmatteni väitel näitasid Oxfordi teadlased, et nende katses esinev müra on katse seadistusest sõltumatu. Edasisel müra vähendamise luhtumisel on Riedmatteni sõnul andmeedastus suurtes võrgustikes vähetõenäoline. “Sellest hoolimata on tegemist suure saavutusega,” lisab ta.

Allikas: PhysicsWorld

Teised selle mõtteraja postitused

  1. ETH Zürich’i töörühm sooritas tahkise sees kvantteleportatsiooni
  2. Üksiku footoni genereerimise tehnoloogia
  3. Lihtsus ja kvantkeerukus
  4. Teadlased ennustavad uut paradoksaalset laserefekti
  5. Kvantarvuti võtab kuju: Yale’i Ülikoolis tehti kvantbittide oleku määramises edusammud
  6. Kvantarvutite koostisosad: „ühendamisest“ „suhtlemiseni“
  7. Harvardi Ülikooli teadlaste töö viis sammu lähemale kvantinfovõrgu loomisele
  8. Viies täide Einsteini unistust – Prantsuse uurijad tegid kvantmaailmas läbimurde
  9. Kvantoptilise side uued kestvusrekordid
  10. Häälestades ,,lärmakat interferentsi”

Filed Under: Teadusuudised Tagged With: Kvantarvutid

Leave a Reply Cancel reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

FYYSIKA.EE hoiab silma peal

biofüüsika Elementaarosakesed ja LHC eksperiment Grafeen&Grafaan Inimene kosmos maa IPhO2012 Kauged planeedid Kliima‑ ja ilmaennustused Kuidas saada nähtamatuks Kvantarvutid kvantnähtused Kütuseelemendid Maavälise elu otsingud Magnetmaterjalid Materjalimaailm nanotehnoloogia Saagu valgus Tehnovidinad Tulevikuenergia Tumeenergia ja tumeaine Tuumafüüsika Vaata sissepoole ülijuhid

Värskemad kommentaarid

  • weat5her { Vastavalt voistluse tulemustele arvatakse juulis Sveitsis toimuva rahvusvahelise fuusikaolumpiaadi Eesti voistkonna liikmeteks Kristjan Kongas, Taavet Kalda, Kaarel Hanni, Jonatan Kalmus ja Richard Luhtaru. }
  • lambda { Huvitav ja informatiivne ülevaade astrofüüsika hetkeseisu kohta. Paar väikest apsu tõid tõsisele tekstile lõbusat vaheldust ja panid peas helisema lambada-rütmid, kui lugesin, et „varsti hakkasid... }
  • test { Mis kell see seminar siis on kah? }
  • Aigar { YYSIKA.EE planeerib ühe sellise palli lennutamist 22. aprillil 2015.a. - Kuidas läks? }

Sõbrad Facebook'is

Meid toetavad:

Copyright © 2021 · News Pro Theme on Genesis Framework · WordPress · Log in