Kwantumgeheugen van één atoom

Share Button

Voor het eerst zijn wetenschappers er in geslaagd om in een individueel atoom informatie op te slaan. Wordt deze techniek op grote schaal toepasbaar, dan kunnen bijvoorbeeld alle woorden die alle mensen die ooit hebben geleefd, ooit hebben uitgesproken, worden opgeslagen in minder dan een gram materie, bijvoorbeeld een suikerklontje.

Atoomgeheugen voor quantum bits
Vergeet de steeds grotere rekenkracht of hoeveelheid geheugen. De grootste vooruitgang in de computertechniek is geboekt in het steeds sneller en compacter opslaan van data. De wat oudere lezers herinneren zich misschien nog de ponskaartmachines. IBM is daar groot mee geworden.

De eerste stap slaat het Rb-atoom aan. De tweede stap perst het foton er in. De derde stap is het opgeslagen, terwijl het door middel van een zwakke laserpuls in de vierde stap wordt uitgelezen.

De eerste stap slaat het Rb-atoom aan. De tweede stap perst het foton er in. De derde stap is het opgeslagen, terwijl het door middel van een zwakke laserpuls in de vierde stap wordt uitgelezen.

Een bit op een ponskaart bestaat uit de aan- of afwezigheid van een gaatje dus de informatiedichtheid was niet bijster hoog. Met de komst van magneettape, harde schijven en de moderne solid-state geheugens is de informatiedichtheid werkelijk geëxplodeerd. Op de beste magnetische harde schijven vandaag de dag zijn de magnetische gebiedjes honderd bij honderd nanometer, dat is rond de duizend atomen lang en breed, groot.

Met een nieuwe techniek zijn nu echt geheugens op atoomschaal gerealiseerd. Sterker nog: het atoom slaat de weerbarstige qubits, kwantumbits op wat nog veel grotere mogelijkheden voor berekeningen geeft. Niet alleen zullen kwantumcomputers veel sneller zijn dan bestaande computers, ze worden dus, zo lijkt het, ook nog eens veel kleiner.

Hoe werkt het systeem?
Het systeem dat ontwikkeld is door Holger Specht en zijn collega’s aan het Max Planck Instituut voor Quantum Optiek in het Duitse Garching propt de kwantuminformatie van een gepolariseerd lichtdeelte (foton) in een rubidiumatoom en weet het later uit te lezen.
Hierbij wordt het lichtdeeltje met het rubidiumatoom opgesloten in een holte waar het lichtdeeltje heen en weer kaatst. In ongeveer negen procent van de gevallen is dat lang genoeg om het rubidiumatoom de energie (en kwantuminformatie) te laten opslaan. Het atoom slaagde er in de quantumbit voor 180 microseconden op te slaan. Extreem kort, maar voor een computer een eeuwigheid: op de pc waar ik op werk is deze tijd bijvoorbeeld voldoende om honderdduizenden bewerkingen uit te voeren.

Het atoom moet eerst met een zwakke laserstraal in de juiste aangeslagen toestand worden gebracht, waarna het het foton op kan slokken. Met een tweede laserpuls wordt het atoom er toe gebracht het foton met de kwantuminformatie weer af te staan. Specht denkt dat hij de opslagtijd zelfs kan vergroten tot enkele seconden. Toepassingen zijn onder meer een quantum repeater, een soort versterker om kwantuminformatie over langere afstanden te kunen transporteren. Er zijn meerdere onderzoeksgroepen in de race om het ultieme kwantumgeheugen te ontwikkelen, maar toch is dit een zeer veelbelovend resultaat.

Bronnen
ArXiv Blog
ArXiv

Share Button

Germen

Hoofdredacteur en analist (Visionair.nl) Expertise: biologische productiesystemen (master), natuurkunde (gedeeltelijek bachelor), informatica

Dit vind je misschien ook interessant:

4 reacties

  1. Barry schreef:

    Nog even en dan is quantumteleportatie op grote schaal ook geen probleem meer, natuurlijk is quantumteleportatie wel heel wat anders dan quantumtransportatie.Een subtiele woordspeling die nog wel eens voor babylonische spraakverwarringen zorgt maar een quantumwereld van verschil.

  2. Elrandy schreef:

    En het leuke is de ontdekking van iets ouds en het jasje van iets nieuws. Mijn verstand kan dit niet meer bevatten dus zal de geest het moeten teleporteren…. nog effe….

  3. hennes schreef:

    ik zit even te denken, als het mogelijk is om mensen te teleporteren dan zal de geest ook mee moeten, en als dat zo is? dan gaat mijn gedachten uit naar het geloof daar word ook iets verteld over leven naar de dood.
    Dus gaan wij weer iets uit vinden wat weer allang bestaat?
    Als je kijk naar sommige paragnosten, dan is het allang mogelijk, is laat het even hier bij.

Geef een reactie

Advertisment ad adsense adlogger