Forskare från Köpenhamns universitet har utvecklat en ny teknik som håller kvantbitar av ljus stabila vid rumstemperatur istället för att bara arbeta vid -270 grader. Deras upptäckt sparar makt och pengar och är ett genombrott inom kvantforskning.

Eftersom nästan all vår privata information digitaliseras, Det blir allt viktigare att vi hittar sätt att skydda våra data och oss själva från att bli hackade.

Kvantkryptografi är forskarnas svar på detta problem, och närmare bestämt en viss typ av qubit - bestående av enstaka fotoner:ljuspartiklar.

Enstaka fotoner eller qubits av ljus, som de också kallas, är extremt svåra att hacka. Dock, för att dessa ljusbitar ska vara stabila och fungera korrekt måste de lagras vid temperaturer nära absolut noll - det vill säga minus 270 C - något som kräver enorma mängder kraft och resurser.

I en nyligen publicerad studie, forskare från Köpenhamns universitet visar ett nytt sätt att lagra dessa qubits vid rumstemperatur hundra gånger längre än någonsin visat tidigare. Eugene Simon Polzik, professor i kvantoptik vid Niels Bohr Institute, säger, "Vi har utvecklat en speciell beläggning för våra minneskort som hjälper kvantbitar av ljus att vara identiska och stabila medan de är i rumstemperatur. Dessutom har vår nya metod gör att vi kan lagra qubits under mycket längre tid, vilket är millisekunder istället för mikrosekunder - något som inte har varit möjligt tidigare. Vi är verkligen glada över det. "

Den speciella beläggningen på minneskretsarna gör det mycket lättare att lagra ljusets qubits utan stora frysar, som är besvärliga att använda och kräver mycket ström. Därför, den nya uppfinningen kommer att bli billigare och mer kompatibel med industrins krav i framtiden.

"Fördelen med att lagra dessa qubits vid rumstemperatur är att det inte kräver flytande helium eller komplexa lasersystem för kylning. Det är också en mycket enklare teknik som lättare kan implementeras i ett framtida kvantinternet, "säger Karsten Dideriksen, en KU-doktorsexamen. på projektet.

I vanliga fall, varma temperaturer stör energin i varje kvantbit. "I våra minneskort, tusentals atomer flyger runt och avger fotoner, även känd som ljusbitar. När atomerna utsätts för värme, de börjar röra sig snabbare och kolliderar med varandra och med chipets väggar. Detta leder till att de avger fotoner som skiljer sig mycket från varandra. Men vi behöver att de är exakt desamma för att kunna använda dem för säker kommunikation i framtiden, "förklarar Eugene Polzik." Det är därför vi har utvecklat en metod som skyddar atomminnet med den speciella beläggningen för insidan av minneskretsarna. Beläggningen består av paraffin som har en vaxliknande struktur och den fungerar genom att mjuka upp kollisionen av atomer, gör de utsända fotonerna eller qubiterna identiska och stabila. Också, vi använde speciella filter för att se till att endast identiska fotoner extraherades från minneskretsarna. "

Även om den nya upptäckten är ett genombrott inom kvantforskning, det kräver fortfarande mer arbete.

"Just nu, vi producerar ljusets qubits med låg hastighet, en foton per sekund, medan kylda system kan producera miljoner på samma tid. Men vi tror att det finns viktiga fördelar med denna nya teknik och att vi kan övervinna denna utmaning i tid, "Avslutar Eugene.

Studien publiceras i Naturkommunikation .