Światło, a dokładniej budujące je fotony, poruszają się z prędkością niemal 300 000 km/s. Oznacza to, że ich długoterminowe przechowywanie jest wyjątkowo trudnym wyzwaniem. Tradycyjne metody polegały na wykorzystywaniu materiałów takich jak metaliczne aluminium czy azotek krzemu, które szybko traciły przechowywane informacje. Badacze z Beijing Academy of Quantum Information Sciences (BAQIS) zastosowali nowatorską metodę, która pozwala przechowywać informacje świetlne znacznie dłużej niż dotychczas.
Czytaj też: Fizycy zarejestrowali nowy rodzaj cząstek kwantowych. To pierwsza taka obserwacja w historii
Według badań opublikowanych w Nature Communications, kluczowym elementem tej metody jest konwersja sygnału świetlnego na dźwiękowy. Fotony mogą zderzać się z cienką warstwą materiału, gdzie ich informacje – jak amplituda czy częstotliwość – zostają przekonwertowane na sygnały dźwiękowe. Te z kolei poruszają się znacznie wolniej, co pozwala na ich dłuższe przechowywanie i kontrolowanie. Ten mechanizm otwiera nowe możliwości w zakresie wykorzystania światła do przechowywania i przesyłania informacji.
Światło uwięzione na ponad godzinę to ważne osiągnięcie dla technologii kwantowych
Dotychczasowe technologie pozwalały na zatrzymywanie światła jedynie na ułamki sekundy. Chińska metoda, dzięki zastosowaniu krystalicznego węglika krzemu, umożliwia utrzymanie sygnału przez ponad godzinę. To znacząca przewaga nad poprzednimi rozwiązaniami, które cierpiały z powodu strat wewnętrznych i niestabilności oscylacji mechanicznych.
Czytaj też: Kwantowy fenomen w temperaturze pokojowej. Wielki sukces fizyków stał się faktem
Nowy materiał oferuje niezwykle wysoką stabilność częstotliwości, co przekłada się na minimalne straty sygnału. Dodatkowo, wykazuje zdolność pracy w ekstremalnie niskich temperaturach, co jest kluczowe dla zastosowań w komputerach kwantowych. Bardzo wysoka przewodność cieplna pozwala skutecznie kontrolować ciepło generowane w systemach kwantowych, co dodatkowo poprawia stabilność całego układu.
Odkrycie chińskich naukowców wpisuje się w światowy wyścig w dziedzinie technologii kwantowych, w którym rywalizują Stany Zjednoczone, Unia Europejska i inne kraje. Inwestycje w rozwój komputerów kwantowych sięgają miliardów dolarów, a każde przełomowe odkrycie może dać przewagę w obszarze obliczeń, kryptografii czy sztucznej inteligencji. Chiny konsekwentnie wzmacniają swoją pozycję lidera w dziedzinie nauk kwantowych, czego dowodem jest m.in. sukces w budowie pierwszego satelity komunikacji kwantowej – Micius. Teraz, dzięki nowej metodzie przechowywania światła, mogą jeszcze bardziej umocnić swoją pozycję w tej kluczowej dla przyszłości branży.
Dzięki osiągnięciom zespołu z BAQIS, światło przestaje być jedynie nośnikiem informacji – teraz może stać się kluczowym elementem przyszłych technologii kwantowych. Jeśli naukowcom uda się jeszcze bardziej wydłużyć czas przechowywania światła i zoptymalizować jego wykorzystanie, konsekwencje tego odkrycia mogą wpłynąć na cały ekosystem technologii informacyjnych, otwierając nowe horyzonty dla kwantowej komunikacji, obliczeń i kryptografii.