Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Procesor kwantowy stworzony na Uniwersytecie Warszawskim zrewolucjonizuje spektroskopię
Procesor kwantowy stworzony na Uniwersytecie Warszawskim zrewolucjonizuje spektroskopię

Pamięć kwantowa była przedmiotem badań Wydziału Fizyki UW od kilku lat. Teraz prace te zaowocowały stworzeniem pierwszego na świecie procesora kwantowego. Urządzenie odczytuje informacje z widma światła, którym jest oświetlone z rekordową rozdzielczością, używając 20 razy mniej fotonów niż tradycyjny spektrometr.

 

 

Pamięć kwantowa jest wersją pamięci komputerowej operującej według zasad mechaniki kwantowej. Podczas gdy tradycyjna pamięć przechowuje informacje w formie binarnej (zero-jedynkowej), pamięć kwantowa wykorzystuje stany kwantowe, czyli informację wykorzystywaną w dużo bardziej złożonych obliczeniach. Określone stany kwantowe posiadają m.in. fotony. Składają się one na widmo emitowane przez różne przedmioty, niosąc różnorodne informacje. Przykładowo, światło dochodzące do nas z gwiazdy zawiera informację o pierwiastkach, z jakich jest ona zbudowana. Z drugiej strony, światło przepuszczone przez określony roztwór lub materiał pozwala uzyskać dane o jego składzie. Jest to podstawa spektroskopii (spektrometrii), wykorzystywanej na co dzień w badaniach biologicznych, fizycznych, chemicznych i medycynie.

Urządzenie zbudowali fizycy z Centrum Optycznych Technologii Kwantowych i Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego: Mateusz Mazelanik, Adam Leszczyński i dr Michał Parniak. Pozwala ono wydobyć nieosiągalne dotąd maksimum informacji zawartych w świetle. Procesor kwantowy może zarówno przechowywać światło z zewnątrz, jak i generować pojedyncze fotony, dzięki czemu można go wykorzystać jako superrozdzielczy spektrofotometr. Technologia kwantowa pozwala obejść tzw. limit Rayleigha. Ograniczenie to przewiduje, że informacji ze światła nie można wydobyć z nieskończenie dużą dokładnością, ponieważ sygnały w widmie (linie spektralne) są tak do siebie zbliżone, że tradycyjne spektrometry optyczne nie są w stanie ich rozróżnić. Skonstruowany spektrometr z procesorem kwantowym bije klasyczny limit, wykorzystując niewielką ilość światła do uzyskania rozdzielczości sygnału 15 kHz (lub czterdzieści części na bilion). Innymi słowy, jest w stanie rozróżnić bardzo subtelne zmiany w widmie światła, kodujące dużo więcej informacji, niż byliśmy w stanie do tej pory odczytać.

 

Fot. Mateusz Mazelanik (z lewej) i dr Michał Parniak przy układzie pamięci i procesora kwantowego; źródło: Uniwersytet Warszawski

 

Jak to działa?

Prace nad pamięcią kwantową i jej wykorzystaniem trwały od kilku lat. Jej sercem jest chmura kilku miliardów ekstremalnie schłodzonych atomów rubidu umieszczonych w próżni w szklanej komorze, stanowiąc tzw. pułapkę magnetooptyczną. To właśnie oświetlone laserem atomy rubidu są nośnikiem informacji – jest ona zapisana w postaci tzw. fal spinowych i może być odtworzona w postaci kolejnej grupy fotonów. Otrzymaną technologię można wykorzystać nie tylko w spektroskopii, ale także w teleinformatyce do wydajnego przesyłu informacji. Twórcy procesora kwantowego zaprezentowali swoje osiągnięcia na łamach prestiżowego „Nature Communications”.

KOMENTARZE
news

<Lipiec 2024>

pnwtśrczptsbnd
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
1
2
3
4
Newsletter