Entanglement
Det er lykkedes forskere ved Aarhus Universitet at få små gasskyer til at påvirke hinanden på en måde, som ellers kun kendes fra den atomare verden. Det kan lyde som en bedrift, der har meget lidt med informationsteknologi at gøre, men rent faktisk kan opdagelsen føre til de computere, der engang i fremtiden skal afløse de nuværende halvleder-baserede mikrochips. Gennembruddet kan også bane vejen for kvantekryptering, som kan garantere sikker kommunikation, og til kvanteteleportation af materielle objekters tilstande.
I kvantemekaniske systemer opfører objekter sig ikke, som man kender det fra dagligdagen. Ifølge kvanteteorien kan separate objekter påvirke hinanden, selv om de er fysisk adskilte og ikke kan vekselvirke på normal vis. Denne kvantemekaniske egenskab kaldes entanglement.
Sådan ser den århusianske forsøgsopstilling ud. Normalt er prøverne i midten dog omgivet af et materiale, der beskytter mod magnetiske påvirkninger.
Brian Julsgaard, Alexander Kozhekin og Eugene Polzik har fået oprettet en sådan kvantemekanisk forbindelse, entanglement, mellem to makroskopiske objekter, hver bestående af en billion cæsium-atomer. Normalt vil man kun se entanglement mellem mikroskopiske atomare objekter, for eksempel to atomkerner. Sådanne ekstremt små objekter er imidlertid svære at manipulere med, og netop derfor er det nye eksperiment vigtigt.
En artikel om forskernes arbejde er optaget i den udgave af det anerkendte videnskabelige tidsskrift Nature, der udkommer i dag. Det er anden gang i år, forskerne fra Kvanteoptisk Laboratorium ved Institut for Fysik og Astronomi har en artikel i Nature, hvilket vidner om den høje kvalitet af den danske forskning.
Kvantecomputer
I det danske eksperiment er en flok cæsium-atomer i dampform entangled. Selv om prøverne er nogle millimeter fra hinanden, deler de skæbne fra det øjeblik, de begge rammes af en laserstråle, og et halvt millisekund frem. Afstanden mellem dem kan øges til flere kilometer uden de store problemer. Når objekterne er entagled, vil man ved at ændre det ene objekts tilstand samtidig ændre det andet objekts tilstand, uanset afstanden mellem dem. Dette fænomen kaldes kvanteteleportation, idet et objekts tilstand teleporteres til et andet objekt.
Egenskaben kan anvendes til 100 procent sikker kommunikation, såkaldt kvantekryptering. Professor Polzik fra Aarhus Universitet udtaler til PC World Online, at kvanteteleportation og andre former for kvante-kommunikation er de mest oplagte anvendelsesmuligheder for de nye forskningsresultater. Den form for entaglement, der indgår i eksperimentet, kan på lidt længere sigt også komme til at betyde noget for udviklingen af kvantecomputere og "kvante-harddiske", udtaler Polzik.
Hvor den mindste informationsenhed i en almindelige computer kaldes en bit, taler man om quantum bits, forkortet qubits, i en kvantecomputer. En qubit vil også have to mulige værdier, som kan kaldes 0 og 1, men hvor bits nødvendigvis må have den ene eller den anden værdi, kan qubits desuden være i en tilstand, hvor de har begge værdier på én gang. Flere entangled qubits kan bruges til nye former for beregninger, og med nok qubits kan man lynhurtigt løse matematiske problemer, der ville tage en normal computer milliarder af år.
Læs mere om kvantecomputere i artiklen Sådan fungerer fremtidens kvantecomputer.
