Akceptuję
W ramach naszej witryny stosujemy pliki cookies w celu świadczenia państwu usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczone w Państwa urządzeniu końcowym. Możecie Państwo dokonać w każdym czasie zmiany ustawień dotyczących cookies. Więcej szczegółów w naszej Polityce Prywatności

Zamknij X
PCI
Strona główna Edukacja
Dodatkowy u góry
Labro na dole

Polski wkład w prace nad kwantowym internetem

Światło może nawet 50 razy szybciej przenosić informację kwantową dzięki soczewce czasowej, zastosowanej przez fizyków z UW w konwerterze zmieniającym cechy fotonów. Ta technologia może przyczynić się do zbudowania, w niedalekiej przyszłości, superszybkich łączy kwantowego internetu - informuje uczelnia.

Jak wyjaśnia na stronie Uniwersytetu Warszawskiego dr Michał Karpiński, kierownik Laboratorium Fotoniki Kwantowej Wydziału Fizyki UW, światło umożliwia szybką transmisję danych za pośrednictwem światłowodowych sieci telekomunikacyjnych. Ta zdolność przenoszenia informacji może zostać rozszerzona na przesyłanie informacji kwantowej poprzez kodowanie jej w pojedynczych cząstkach światła – fotonach.

"Aby fotony były efektywnie wczytywane do urządzeń przetwarzających informację kwantową, muszą posiadać konkretne własności: odpowiednią centralną długość fali, czyli częstotliwość, odpowiedni czas trwania oraz widmo, czyli spektrum częstotliwości" – wylicza współautor pracy opublikowanej w „Nature Photonics” https://www.nature.com/articles/s41566-023-01214-z.

GRUBOŚĆ SZKŁA SOCZEWKI ZMIENIA SIĘ W CZASIE

Opracowywane przez badaczy na całym świecie prototypy komputerów kwantowych budowane są z wykorzystaniem różnych technik – pułapkowanych jonów, kropek kwantowych, nadprzewodzących obwodów elektrycznych czy ultrachłodnych chmur atomowych. Te platformy przetwarzania informacji kwantowej działają w różnych skalach czasowych: od pikosekundowych, przez nano, aż po mikrosekundowe. Aby połączyć takie urządzenia w sieć kwantową, niezbędna jest aparatura umożliwiająca zmienianie cech przesyłanych kwantowych impulsów światła – pojedynczych fotonów.

Naukowcy zaprezentowali w "Nature Photonics" konwerter, który pozwala na nawet 200-krotną zmianę czasu trwania impulsu, przy wydajności rzędu 25 proc. Dr Karpiński zapewnia, że powstałe dzięki temu łącze kwantowego internetu mogłoby działać nawet 50 razy szybciej. Kluczowym elementem opracowanej na UW techniki jest tzw. soczewka czasowa.

"Klasyczna soczewka przestrzenna zmienia rozmiar wiązki światła, skupia je albo rozprasza. Skupienie wiązki światła otrzymujemy poprzez użycie soczewki wypukłej, gdzie grubość szkła zmniejsza się wraz z odległością od jej środka. Na podobnej zasadzie soczewka czasowa potrafi skracać albo wydłużać impulsy światła, przy czym tutaj efektywna optyczna grubość szkła zmienia się w czasie, a nie w przestrzeni" – tłumaczy dr Filip Sośnicki z Laboratorium Fotoniki Kwantowej, który był odpowiedzialny za opracowanie eksperymentu.

"Aby skupić szeroką wiązkę światła, soczewka musi być odpowiednio duża, co z kolei powoduje jej dużą wypukłość, znacznie zwiększając ilość, a więc i wagę, szkła wymaganego do jej wytworzenia. Zamiast tego możemy użyć, znanej już od XIX wieku, soczewki Fresnela, której specyficzny kształt zmniejsza grubość takiej soczewki do zaledwie kilku milimetrów lub mniej. W ramach naszych badań stworzyliśmy czasowy odpowiednik takiej właśnie soczewki Fresnela" – wyjaśnia dr Sośnicki. Soczewki Fresnela stosowane są m.in. w reflektorach, latarniach morskich, sygnalizatorach kolejowych i aparatach telefonów komórkowych.

SILNY EFEKT BEZ ZNISZCZENIA SOCZEWKI

Badacze wykorzystali efekt elektrooptyczny. Pozwala on zmieniać współczynnik załamania światła w krysztale (w tym przypadku niobianie litu) w zależności od przyłożonego do niego zewnętrznego pola elektrycznego. Używając szybkich sygnałów elektrycznych można osiągnąć optyczną grubość kryształu zmienną w czasie, potrzebną do stworzenia soczewki czasowej. Jednak zbyt silne pole elektryczne może spowodować zniszczenie kryształu.

"W opracowanej przez nas technice zwiększamy współczynnik załamania światła etapami, podobnie jak w przestrzennej soczewce Fresnela. Uzyskujemy w ten sposób silny efekt, nie niszcząc kryształu. Pozwala to na znacznie większe modyfikacje kwantowych impulsów światła" – tłumaczy dr Karpiński. Takie „etapowe” działania wymagają wykorzystania ultraszybkiej elektroniki mikrofalowej. Dr Filip Sośnicki porównuje, że sieci 5G czy szybkie Wi-Fi działają na częstotliwościach od 3 do 5 GHz – natomiast sygnały naukowców z UW są ponad siedem razy szybsze, z częstotliwościami aż do 35 GHz.

Fizycy zamierzają testować konwersję fotonów między różnego rodzaju platformami oraz zwiększać odległość przesyłu fotonów. "Do tej pory przesyłaliśmy je miedzy urządzeniami w jednym laboratorium, teraz będziemy próbować dokonywać takiego przesyłu między różnymi budynkami, a nawet miastami" – zapowiada dr Michał Karpiński.

Jak podkreślono na stronie internetowej UW, prace prowadzone przez grupę fizyków są istotnym krokiem na drodze do budowania sieci kwantowych. Niewielkie sieci mogą tworzyć pojedynczy komputer kwantowy. Rozległe utworzą kwantowy internet i umożliwią znacznie bezpieczniejsze niż obecnie przesyłanie danych między komputerami kwantowymi w różnych miejscach świata.

Uczelnia przypomniała, że już w 2016 r. naukowcy z Wydziału Fizyki UW we współpracy międzynarodowej zaprezentowali na łamach „Nature Photonics” prototyp konwertera. Urządzenie umożliwiało sześciokrotną zmianę czasu trwania impulsu optycznego, przy wydajności przekraczającej 30 proc. Wykorzystana wówczas technika, prosta modulacja elektrooptyczna, miała ograniczenia i pozwalała na dziesięciokrotne skrócenie trwania impulsu.

Źródło: pap.pl


Drukuj PDF
wstecz Podziel się ze znajomymi

Informacje dnia: Dodatkowe fundusze na akademiki Kofeiny a matki karmiące Trzeci lot rakiety Starship to sukces W dobie deepfejków przyszłość mediów społecznościowych Czyste powietrze to więcej zachorowań na legionellozę Pradawny obiekt kosmiczny zdziwił astronomów: Dodatkowe fundusze na akademiki Kofeiny a matki karmiące Trzeci lot rakiety Starship to sukces W dobie deepfejków przyszłość mediów społecznościowych Czyste powietrze to więcej zachorowań na legionellozę Pradawny obiekt kosmiczny zdziwił astronomów: Dodatkowe fundusze na akademiki Kofeiny a matki karmiące Trzeci lot rakiety Starship to sukces W dobie deepfejków przyszłość mediów społecznościowych Czyste powietrze to więcej zachorowań na legionellozę Pradawny obiekt kosmiczny zdziwił astronomów:

Partnerzy

GoldenLine Fundacja Kobiety Nauki Job24 Obywatele Nauki NeuroSkoki Portal MaterialyInzynierskie.pl Uni Gdansk MULTITRAIN I MULTITRAIN II Nauki przyrodnicze KOŁO INZYNIERÓW PB ICHF PAN FUNDACJA JWP NEURONAUKA Mlodym Okiem Polski Instytut Rozwoju Biznesu Analityka Nauka w Polsce CITTRU - Centrum Innowacji, Transferu Technologii i Rozwoju Uniwersytetu Akademia PAN Chemia i Biznes Farmacom Świat Chemii Forum Akademickie Biotechnologia     Bioszkolenia Geodezja Instytut Lotnictwa EuroLab

Szanowny Czytelniku!

 
25 maja 2018 roku zacznie obowiązywać Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2016/679 z dnia 27 kwietnia 2016 r (RODO). Potrzebujemy Twojej zgody na przetwarzanie Twoich danych osobowych przechowywanych w plikach cookies. Poniżej znajdziesz pełny zakres informacji na ten temat.
 
Zgadzam się na przechowywanie na urządzeniu, z którego korzystam tzw. plików cookies oraz na przetwarzanie moich danych osobowych pozostawianych w czasie korzystania przeze mnie ze strony internetowej Laboratoria.net w celach marketingowych, w tym na profilowanie i w celach analitycznych.

Kto będzie administratorem Twoich danych?

Administratorami Twoich danych będziemy my: Portal Laboratoria.net z siedzibą w Krakowie (Grupa INTS ul. Czerwone Maki 55/25 30-392 Kraków).

O jakich danych mówimy?

Chodzi o dane osobowe, które są zbierane w ramach korzystania przez Ciebie z naszych usług w tym zapisywanych w plikach cookies.

Dlaczego chcemy przetwarzać Twoje dane?

Przetwarzamy te dane w celach opisanych w polityce prywatności, między innymi aby:

Komu możemy przekazać dane?

Zgodnie z obowiązującym prawem Twoje dane możemy przekazywać podmiotom przetwarzającym je na nasze zlecenie, np. agencjom marketingowym, podwykonawcom naszych usług oraz podmiotom uprawnionym do uzyskania danych na podstawie obowiązującego prawa np. sądom lub organom ścigania – oczywiście tylko gdy wystąpią z żądaniem w oparciu o stosowną podstawę prawną.

Jakie masz prawa w stosunku do Twoich danych?

Masz między innymi prawo do żądania dostępu do danych, sprostowania, usunięcia lub ograniczenia ich przetwarzania. Możesz także wycofać zgodę na przetwarzanie danych osobowych, zgłosić sprzeciw oraz skorzystać z innych praw.

Jakie są podstawy prawne przetwarzania Twoich danych?

Każde przetwarzanie Twoich danych musi być oparte na właściwej, zgodnej z obowiązującymi przepisami, podstawie prawnej. Podstawą prawną przetwarzania Twoich danych w celu świadczenia usług, w tym dopasowywania ich do Twoich zainteresowań, analizowania ich i udoskonalania oraz zapewniania ich bezpieczeństwa jest niezbędność do wykonania umów o ich świadczenie (tymi umowami są zazwyczaj regulaminy lub podobne dokumenty dostępne w usługach, z których korzystasz). Taką podstawą prawną dla pomiarów statystycznych i marketingu własnego administratorów jest tzw. uzasadniony interes administratora. Przetwarzanie Twoich danych w celach marketingowych podmiotów trzecich będzie odbywać się na podstawie Twojej dobrowolnej zgody.

Dlatego też proszę zaznacz przycisk "zgadzam się" jeżeli zgadzasz się na przetwarzanie Twoich danych osobowych zbieranych w ramach korzystania przez ze mnie z portalu *Laboratoria.net, udostępnianych zarówno w wersji "desktop", jak i "mobile", w tym także zbieranych w tzw. plikach cookies. Wyrażenie zgody jest dobrowolne i możesz ją w dowolnym momencie wycofać.
 
Więcej w naszej POLITYCE PRYWATNOŚCI
 

Newsletter

Zawsze aktualne informacje