Čtvrtek, 24 září
Shadow

Američtí a ruští vědci dali dohromady postup na použití gama záření v kvantové informatice

Vědci ze Spojených států a Ruské federace vynalezli postup pro modulaci vysoce energetických fotonů (rozsah v oblasti gama-paprsků) při pokojové teplotě. Otevírá to možnosti pro rozvoj kvantově mechanických technologií, pomocí kterých lze provádět velmi přesná měření, a kvantově informatické systémy na základě jaderných procesů. Nový přístup může být užitečný i pro základní výzkum v nejrůznějších oblastech, počínaje kvantovými jevy v biologických procesech a konče fundamentálními otázkami kvantové optiky.

Tým, který novou metodu vypracoval, vedli Olga Kočarovskaja a Farit Vagizov společně s kolegy z Texaské univerzity (Spojené státy) a Kazaňské státní univerzity (Rusko). Fyzikálním základem pro jejich technologii je princip, analogický známému z fyziky Messbauerovu efektu. Izotop kobaltu-57 se v důsledku radioaktivní přeměny transformuje na excitované jádro železa-57, které pak vyzáří kvantum „měkkého“ gama záření s energií 14,4 keV. Tento foton může být znovu pohlcen a zase vyzářen atomy Fe-57 v krystalické mřížce, díky Messbauerovu efektu se jeho energie neztrácí a nerozptyluje.

Kovová fólie pohlcuje a vyzařuje fotony v megahertzovým oblastech frekvencí. Dopplerův jev umožňuje proměnu jednoho fotonu na dva a dokonce na celou sérii velmi krátkých impulzů. Díky tomu je možné pomocí gama-kvant kódovat informaci ve formě takzvaných qubitů, „kvantových bitů“, ve kterých zakódovaný obsah závisí na čase vypuštění fotonů.

Tento postup má velké výhody oproti současným projektům optických (kvantově optických) počítačů, využívajících optické nebo mikrovlnné záření: čím vyšší je frekvence záření, tím větší obsah je možné předat za jednotku času. Fotony v energetickém rozsahu 10 až 100 keV, vznikající v důsledku jaderných přechodů a s frekvencí na pomezí rentgenového a gama záření, jsou pronikavější a je proto snazší je měřit. Messbauerův jev má také řadu důsledků, jedním z nich je možnost provozovat zařízení na základě této technologie při pokojové teplotě.

S novým postupem dokážou fyzici ovládat vysoce energetické fotony efektivněji oproti starším metodám. Kočarovskaja uvádí, že umožňuje měnit více parametrů naráz: amplitudu záření, jeho fázi, frekvenci a tak dále, vytvářet podle potřeby signály libovolného profilu, díky čemuž je rychlost přenosu informace mnohem vyšší, než u dřívějších metod.

Odborník na rentgenovou optiku Ralf Röhlsberger z německého výzkumného ústavu DESY míní, že získaný výsledek poprvé dává možnost přenášet modulované signály pomocí gama záření, má však také řadu nedostatků: ovládat fotony o vysoké frekvenci je mnohem těžší, než optické nebo mikrovlnné. Dochází rovněž k vysokým ztrátám energie v důsledku absorbce a rozptylu.

Tým objevitelů v současnosti pracuje na zdokonalení metody a na aplikacích v praktických úlohách.

Zdroj: Atomic-energy.ru

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Tato stránka používá Akismet k omezení spamu. Podívejte se, jak vaše data z komentářů zpracováváme..