Photon Sifter apre le porte ai computer quantistici completamente ottici

Un team di ricerca dell'Università di Basilea, in Svizzera, ha introdotto questa settimana un nuovo metodo per separare singoli fotoni da cluster. Il nuovo metodo consente ai ricercatori di controllare meglio le interazioni a livello molecolare. In particolare, molti ricercatori considerano la separazione di strutture di fotoni singoli da strutture di fotoni multipli un passo cruciale verso l'utilizzo di questa tecnologia per alimentare i supercomputer di tutto il mondo e molto altro. Ecco cosa c'è da sapere.

Studio del setaccio

Gli ingegneri hanno cercato di dimostrare come un dispositivo Sifter potesse svolgere questo compito in modo affidabile ed efficace. Il sistema integra un emettitore quantico che consente la creazione di un atomo monodimensionale noto come punto quantico. È interessante notare che il studio approfondisce il modo in cui un meccanismo di setaccio incanala i fotoni per separarli in base al fatto che siano soli o connessi ad altri fotoni. Per realizzare questo compito, il team ha apportato alcune modifiche al modello Jaynes-Cummings.

Variazioni al modello Jaynes-Cummings

Il modello di Jaynes-Cummings ha contribuito a plasmare l'ottica quantistica per oltre sessant'anni. Edwin Jaynes e Frank Cummings lo mostrarono per la prima volta al mondo nel 1963 e da allora è stato fondamentale per il settore. In particolare, questo modello ha semplificato la comprensione da parte dei ricercatori delle interazioni luce-materia, incluso il modo in cui un atomo a due livelli interagisce con un campo elettromagnetico quantizzato. Questi fattori hanno reso il modello di Jaynes-Cummings ideale per la creazione di nuove formule.

Il modello Jaynes-Cumming presentava alcuni inconvenienti che i ricercatori dovevano superare per lo studio. Il team ha scoperto che il modello rendeva difficile individuare l'efficienza di accoppiamento di picco (fattore 𝛽) e il basso momento di defasamento. Pertanto, hanno creato una variante che sfruttava i punti quantici per ottenere capacità aggiuntive.

Testare la teoria del setaccio

Il primo passo nel testare la teoria del setaccio è stato creare un punto quantico semiconduttore. Questo fotone a strato singolo rappresentava un atomo unidimensionale, che è stato poi posizionato all'interno di una microcavità. Questa microcavità aveva pareti interne riflettenti ed è stata lasciata aperta in modo da poter essere regolata, consentendo agli ingegneri di regolare 𝛽 e altri fattori.

Laser

È stato utilizzato un laser debole insieme a un'isola di semiconduttori larga 20 nm per colpire le pareti riflettenti della microcavità. Per lo studio, il laser è stato focalizzato sulle pareti parzialmente trasparenti della cavità prima di essere attivato tramite separazione a due specchi. La luce rifratta è stata quindi indirizzata a un set di beam splitter con piastre a mezza onda angolate specificamente per separare i fotoni. Inoltre, il beam splitter è stato costruito per essere sensibile alla polarizzazione, il che lo ha anche aiutato a setacciare in modo più efficace.

In particolare, lo splitter ha automaticamente indirizzato i singoli fotoni in una porta separata rispetto ai cluster multi-fotone. Inoltre, il sistema ha misurato quanti fotoni hanno interagito con il punto quantico per determinare il vero stato dell'energia. I punti quantici sono ideali per questo compito perché assorbono i fotoni ed emettono luce in base alle varie interazioni.

Risultati

I ricercatori hanno scoperto che il setaccio separava accuratamente i singoli fotoni dai cluster. Lo studio ha anche dimostrato che gli ingegneri potevano raggiungere un'estinzione del 99.2% in trasmissione utilizzando un laser debole. Inoltre, i nuovi dati hanno rivelato alcuni risultati interessanti, tra cui funzioni di correlazione di secondo ordine.

In modo impressionante, il setaccio consente di separare e misurare con precisione la quantità di fotoni che attraversano il meccanismo. Questa capacità sbloccherà nuove opportunità in futuro, poiché la capacità di confermare il raggruppamento dei fotoni, separare i fotoni in base allo stato e monitorare meglio i livelli di eccitazione dei fotoni sono tutti passaggi cruciali per utilizzare un giorno questa tecnologia per alimentare i computer di prossima generazione e altro ancora.

Possibile caso d'uso

Esistono molti potenziali casi d'uso per questa tecnologia. L'area di interesse principale è la creazione di nuove porte logiche fotoniche. La logica quantistica gioca un ruolo fondamentale negli odierni computer quantistici superveloci. Tuttavia, finora è stato difficile creare porte logiche fotoniche per computer quantistici completamente ottiche, poiché la scienza non era sufficientemente affidabile. Questo ultimo studio apre finalmente le porte a questi sistemi per progredire.

Vantaggi del setaccio fotonico

Lo studio del setaccio di fotoni rivela diversi vantaggi. Innanzitutto, questa tecnologia aiuterà i ricercatori a comprendere meglio la luce e come interagisce con il mondo su base di singoli fotoni. Questo livello di monitoraggio approfondito non era disponibile in precedenza. Pertanto, molti credono che questa svolta aiuterà l'umanità a sfruttare meglio la potenza e la velocità della luce per migliorare tutti.

Controllo sulle statistiche dei fotoni

Questa ricerca offre un ulteriore vantaggio: è la prima volta che viene sviluppato un metodo affidabile per classificare i fotoni fino al loro singolo elemento. Questa capacità consentirà agli ingegneri di creare dispositivi in ​​grado di determinare stati come il "strong bunching" e l'"anti-bunching" per svolgere compiti come la conversione della luce in energia a livello di singolo fotone, garantendo una nuova era di efficienza.

Ricercatori

I ricercatori dietro al progetto sono stati guidati da Richard Warburton dell'Università di Basilea, Svizzera. Il team ha dimostrato con successo il loro metodo di setaccio di fotoni e ora cerca di espandere la loro ricerca nei prossimi mesi. Il loro lavoro si basa su decenni di studi quantistici e contribuirà ad alimentare il prossimo capitolo della ricerca quantistica.

Due aziende che possono trarre vantaggio dallo studio Photon Sifter

Diverse importanti aziende tecnologiche potrebbero integrare i risultati di questo studio per migliorare i propri prodotti e servizi. Queste aziende dominano già il settore esclusivo dell'informatica quantistica. Pertanto, potrebbero ottenere rendimenti ancora maggiori in futuro sfruttando questa scoperta.

1. Tesoro

(HON )

Honeywell è un pioniere nel settore dei computer quantistici. Il produttore abbraccia diversi settori ed è operativo dal 1906. Questa azienda con sede in North Carolina offre tecnologie aerospaziali e di costruzione al mercato ed è uno dei titoli più riconoscibili oggi.

In particolare, Honeywell ha iniziato la sua ascesa alla fama poco dopo la fusione con AlliedSignal nel 1999. Questa fusione è stata seguita dall'acquisizione di Universal Oil Products per $ 1.2 miliardi nel 2002. Oggi, Honeywell rimane una forza dominante nel mercato. I suoi prodotti includono un'ampia varietà di offerte, come Environmental Control Systems, Electric Power Systems, Engine Systems Accessories, Safety and Productivity Solutions e Automation and Control Networks.

Honeywell è una forte "presa" per i trader per molte ragioni. Per prima cosa, la società è al 115° posto nella classifica Fortune 500 ed è stata riconosciuta come una delle "aziende più ammirate al mondo" dalla rivista Fortune lo scorso anno. Attualmente, Honeywell impiega oltre 95,000 professionisti qualificati. Inoltre, ha dichiarato $ 36.66 miliardi di fatturato per il 2023, il che la rende una delle maggiori fonti di guadagno nel settore dei computer quantistici. Questi fattori rendono Honeywell un titolo da tenere d'occhio, poiché la sua prossima dichiarazione degli utili potrebbe creare ulteriore domanda per questa attività.

2. Architetto quantistico ARQQ

(AARQ )

Arqit Quantum è un'azienda di sicurezza informatica con sede nel Regno Unito che offre protezione contro gli attacchi ai computer quantistici. Questi dispositivi superpotenti un giorno domineranno il panorama informatico. Le loro capacità li rendono ideali per l'informatica di nuova generazione, ma rappresentano anche una minaccia enorme per i professionisti della sicurezza informatica di oggi.

Riconoscendo la domanda di sistemi altamente sicuri e resistenti ai quanti, David John Williams, David James Bestwick e Geoffrey Taylor hanno fondato Arqit Quantum. Il loro approccio unico include l'offerta di opzioni di storage Platform-as-a-Service (Paas) e QuantumCloud. Entrambe proteggono gli utenti dalle minacce di hacking dei computer quantistici.

Arqit Quantum ha visto una certa perdita di valore ad agosto, poiché la maggior parte del settore tecnologico ha subito alcune perdite. Tuttavia, l'azienda ha un grande potenziale di rialzo, soprattutto se si considerano le crescenti minacce di guerra informatica a livello globale. L'esclusiva piattaforma di crittografia a chiave simmetrica quantum-safe di Arqit Quantum fornisce protezione di livello aziendale quando necessario.

Arqit Quantum ha recentemente siglato una partnership strategica con Sparkle per creare un Network-as-a-Service Proof of Concept (PoC), che potrebbe aiutare a dimostrare l'efficacia dei sistemi di Arqit contro gli hack quantistici. Gli analisti prevedono una certa crescita da questa risorsa, mentre l'azienda continua a collezionare elogi per la sua ricerca scientifica.

Solo lo scorso anno, Arqit Quantum ha ricevuto l'Innovation in Cyber ​​Award, il Cyber ​​Security Software Company of the Year Award ed è stata premiata dall'Institution of Engineering and Technology (IET) Awards 2023 per la sua ricerca pionieristica nel campo dell'informatica quantistica.

Il futuro è quantistico

Non c'è dubbio che la potenza di calcolo sia diventata una componente fondamentale della sicurezza nazionale e non solo. Con l'aumento delle città intelligenti in tutto il mondo, questi sistemi svolgeranno sicuramente un ruolo sempre più vitale nella vita quotidiana delle persone. Di conseguenza, la maggior parte concorda sul fatto che la tecnologia quantistica debba essere perfezionata e protetta in modo da non essere dannosa.

Photon Sifters – Sbloccare il calcolo quantistico ottico

Il mondo continua a muoversi verso l'era del calcolo quantistico. Questi dispositivi sono ora più piccoli e più disponibili che mai. In futuro, saranno disponibili in commercio per tutti, aprendo la porta a nuove opportunità nei mercati. Per ora, il setaccio di fotoni è un elemento cruciale dell'evoluzione dal calcolo binario alle opzioni quantistiche.

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