Der alte namibische Stein könnte der Schlüssel zu zukünftigen Quantencomputern sein

Eine spezielle Form von Licht, die aus einem alten namibischen Edelstein hergestellt wird, könnte der Schlüssel zu neuen lichtbasierten Quantencomputern sein, die lang gehegte wissenschaftliche Rätsel lösen könnten, so eine neue Studie unter der Leitung der University of St. Andrews.

Die Forschung, die in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern der Harvard University in den USA, der Macquarie University in Australien und der Aarhus University in Dänemark durchgeführt und in veröffentlicht wurde Naturmaterialienverwendete einen natürlich abgebauten Kupferoxid-Edelstein (Cu2O) aus Namibia, um Rydberg-Polaritonen herzustellen, die größten hybriden Teilchen aus Licht und Materie, die jemals geschaffen wurden.

Rydberg-Polaritonen wechseln ständig von Licht zu Materie und wieder zurück. In Rydberg-Polaritonen sind Licht und Materie wie zwei Seiten einer Medaille, und die Materieseite ist es, die Polaritonen miteinander interagieren lässt.

Diese Wechselwirkung ist entscheidend, denn sie ermöglicht die Erstellung von Quantensimulatoren, einer speziellen Art von Quantencomputern, bei denen Informationen in Quantenbits gespeichert werden. Diese Quantenbits können im Gegensatz zu den binären Bits in klassischen Computern, die nur 0 oder 1 sein können, jeden Wert zwischen 0 und 1 annehmen. Sie können daher viel mehr Informationen speichern und mehrere Prozesse gleichzeitig ausführen.

Diese Fähigkeit könnte es Quantensimulatoren ermöglichen, wichtige Rätsel der Physik, Chemie und Biologie zu lösen, zum Beispiel, wie man Hochtemperatur-Supraleiter für Hochgeschwindigkeitszüge herstellt, wie billigere Düngemittel hergestellt werden könnten, um möglicherweise den globalen Hunger zu lösen, oder wie sich Proteine ​​​​falten, wodurch es einfacher wird wirksamere Medikamente herstellen.

Projektleiter Dr. Hamid Ohadi von der School of Physics and Astronomy an der University of St. Andrews sagt, dass „die Herstellung eines Quantensimulators mit Licht der heilige Gral der Wissenschaft ist. die wichtigste Zutat davon.“

Um Rydberg-Polaritonen zu erzeugen, haben die Forscher Licht zwischen zwei stark reflektierenden Spiegeln eingefangen. Ein Kupferoxidkristall aus einem in Namibia abgebauten Stein wurde dann verdünnt und zu einer 30 Mikrometer dicken Platte (dünner als eine menschliche Haarsträhne) poliert und zwischen die beiden Spiegel gelegt, um Rydberg-Polaritonen 100-mal größer zu machen als jemals zuvor demonstriert.

Einer der führenden Autoren, Dr. Sai Kiran Rajendran von der School of Physics and Astronomy an der University of St. Andrews, sagt, dass „der Kauf des Steins bei eBay einfach war. Die Herausforderung bestand darin, Rydberg-Polaritonen herzustellen, die in einer extrem schmalen Farbe existieren Angebot.“

Das Team verfeinert diese Methoden derzeit weiter, um die Möglichkeit der Herstellung von Quantenschaltkreisen zu erforschen, die die nächste Zutat für Quantensimulatoren sind.