Fysikere bygger en hukommelse, der gemmer sammenfiltring

Entanglement er det mærkelige, spøgelsesagtige fænomen, hvor kvantepartikler deler den samme eksistens (faktisk den samme bølgefunktion). Så en måling på den ene påvirker øjeblikkeligt den anden, uanset hvor langt fra hinanden de måtte være. Såkaldt handling-på-afstand ligger i hjertet af mange af moderne fysiks mest dramatiske nye teknologier: kvantekryptografi, kvanteteleportation og kvanteberegning er alle afhængige af det. Det gør sammenfiltring vigtige ting. Ting er den måde, hvorpå mange fysikere begynder at tænke på sammenfiltring: som en ressource, snarere som vand eller energi, der skal tilkaldes, når det er nødvendigt i den nye kvanteverden. Disse fysikere ønsker at være i stand til at skabe sammenfiltring, bruge det og gemme det, når de har brug for det. De første to af disse – at skabe og bruge forviklinger – har været genstand for intens forskning i de sidste 30 eller 40 år. Men evnen til at lagre sammenfiltring på en nyttig måde har unddraget fysikerne. Indtil nu. I dag demonstrerer Christoph Clausen og kammerater ved universitetet i Genève ikke kun, hvordan man opbevarer sammenfiltring, men hvordan man frigør det igen i fuldt funktionsdygtig stand. Deres enhed består af en belastning af neodymatomer begravet i en krystal af ytterbiumsilikat, som, når den er afkølet, kan absorbere og lagre fotoner. Spørgsmålet, som Clausen og co forsøger at besvare, er, om denne enhed også kan lagre sammenfiltring. Så de skabte et par sammenfiltrede fotoner, sendte en ind i krystallen og ventede, indtil den blev udsendt igen. De stod derefter tilbage med denne nye foton og det oprindelige medlem af parret. De udførte derefter et standardeksperiment, kendt som en Bell-test, og beviste, at parret stadig var viklet ind. Det er imponerende af flere grunde. Til at begynde med, for at forviklingen skal bevares, skal hele krystallen være involveret. Denne krystal er omkring en centimeter i størrelse, og ideen om, at sammenfiltring kan udveksles mellem en foton og et objekt af denne størrelse er fantastisk. Dernæst er evnen til at overføre sammenfiltring fra en flyvende qubit – fotonen – til en stationær, krystallen. Og at gøre det med fotoner med en bølgelængde på 1338nm, den såkaldte telekommunikationsbølgelængde, der let kan passere gennem fiberoptiske kabler. Alle andre bølgelængder er interessante, men praktisk talt ubrugelige til kommunikation. Men det mest spændende aspekt af alt dette er, at sammenfiltringen overhovedet overlever processen med opbevaring og frigivelse. Notorisk skrøbelig, sammenfiltring siver ud i miljøet som vand gennem en si. At være i stand til at gemme og frigive det er den muliggørende teknologi, der kunne få enheder såsom kvanterepeatere til at fungere. Der er ikke mangel på anvendelser for denne form for evner. Kvanteinternettet, for blot at nævne én, vil kræve evnen til at lagre og sende på sammenfiltrede fotoner. På et tidspunkt så det mere eller mindre umuligt ud at gøre dette. Forviklingen var bare for skrøbelig. Nu ser det kun ud til at være et spørgsmål om tid, før vi får det på tryk. Ref: arxiv.org/abs/1009.0489 : Quantum Storage of Photonic Entanglement in a Crystal Update 13. september 2010: Erhan Saglamyurek påpeger denne afhandling om en hukommelsesenhed til sammenfiltrede fotoner offentliggjort på arXiv samme dag som ovenstående punkt skjule