Opis:
1. Pamięć kwantowa a pamięć klasyczna.
Klasyczna pamięć polega na zapamiętaniu ciągu zer i jedynek. Przykładem takiej pamięci są dobrze wszystkim znane dyski twarde, w których wartość pojedynczego bitu jest determinowana przez kierunek namagnesowania. Inną szeroko używaną pamięcią klasyczną są dyski SSD. Pamięć kwantowa polega na tym, że zamiast ciągu zer i jedynek mamy ciąg stanów kwantowych |0〉 i |1〉. Na czym więc polega różnica? klasyczny bit ma zawsze dobrze określoną wartość: 0 albo 1. Bit kwantowy już takiej własności nie ma. Oznacza to, że mogę zapisać stan w tak zwanej superpozycji, na przykład 1/√2(|0〉 + |1〉), czyli jednocześnie trochę w stanie |0〉, a trochę w stanie |1〉. Ta niepowtarzalna własność pamięci kwantowej może mieć bardzo ciekawe zastosowania.
2. Po co budować pamięć kwantową?
Pamięć kwantowa jest niezbędna do tworzenia takich urządzeń jak kwantowy komputer czy też do kwantowej komunikacji. Pytanie brzmi, w czym może to być lepsze od urządzeń klasycznych. Jeżeli chodzi o przesyłanie informacji to stan kwantowy, w przeciwieństwie do stanu klasycznego, nie jest możliwy do skopiowania. Oznacza to, że informacja wysyłana kwantowo jest całkowicie bezpieczna. Osoba trzecia nie może jej podstępnie podejrzeć tak, by osoby zainteresowane się o tym nie dowiedziały. A jaka jest zaleta komputerów kwantowych? Operacje kwantowe pozwalaj ˛a na obliczanie wielowątkowe, czyli w wielu wariantach jednocześnie. Jest to niemożliwe dla zwykłych komputerów klasycznych. Oznacza to, ze niektóre obliczenia mogłyby być wykonane wielokrotnie szybciej.
3. Jak działa nasza pamięć kwantowa?
Pamięć kwantowa, którą używamy, opiera się na nieelastycznym rozpraszaniu fotonów na grupie atomów rubidu. Ośrodek atomowy po rozproszeniu pamięta kierunek, w jakim rozproszył się dany foton w postaci tak zwanej fali spinowej. Gdy chcemy odczytać zapisaną informację, musimy ponownie skorzystać z rozpraszania. Wtedy kierunek rozproszenia fotonu w odczycie będzie odwrotny do kierunku rozproszenia fotonu w zapisie. Przykładowo, jeżeli foton zapisu rozproszył się w prawo, to foton odczytu rozproszy się w lewo.
4. Jaki jest cel naszych badan?
Pamięć klasyczna jest użyteczna jedynie wtedy, gdy możemy kontrolować jakie dane odczytamy w danej chwili. Podobnie jest i z pamięciami kwantowymi. W przypadku naszej pamięci kwantowej nie mamy w tej chwili do końca wpływu na to, który z przetrzymywanych stanów zostanie odczytany. Taka kontrola byłaby możliwa, jeżeli między kolejnymi operacjami odczytu moglibyśmy modyfikować zapisane stany. Jednakże, aby było to możliwe, niezbędna jest dokładna wiedza o tym, w jaki sposób przechowywane stany ewoluują. W tym celu zamierzamy stworzyć dokładną symulację. Dzięki temu będziemy mogli w przyszłości zaprojektować eksperyment, w którym będzie możliwy odczyt w pełni kontrolowany.
|
