En kvanteswitch styret af lyspartikler

For at se dette indhold fra presscloud.com, så skal du give din accept på toppen af denne side.

I alle computere sidder tusindvis af transistorer eller såkaldte switche, som styrer alle de opgaver, computeren udfører. Strømme af elektroner styrer, om en switch er åben eller ej.

Hver gang du klikker på noget eller trykker på nogle taster, åbner og lukker tusindvis af switche sig - de styrer, om de bits, computerens software består af, har værdien 0 eller 1.

De mange milliarder af forskellige kombinationer af 0'er og 1'taller er det, der skaber alt det, du ser på din computer. Kombinationerne skabes via elektronstrømme og switche.

En kvantecomputer arbejder derimod med kvantebits, og hvor klassiske bits kun kan være 0 eller 1, kan kvantebits antage begge værdier på samme tid.

Det er grunden til, at en kvantecomputer kan have lige så meget beregningskraft, som alle de computere vi har i verden, og forklaringen på at en kvantecomputer vil kunne løse visse problemer, som det vil tage en almindelig computer milliarder af år at udregne.

Yi Yu fra Institut for Fotonik på DTU skal i sit postdoc-projekt arbejde med en kvanteswitch, som i modsætning til switche i almindelige computere skal styres af enkelte lyspartikler.

- Hvis vi lykkes med det her, så vil det virkelig være et kæmpe gennembrud. Jeg håber, vi kan opnå en større viden om de fysiske muligheder og begrænsninger inden for dette emne, siger Yi Yu.

En almindelig switch styres som sagt af elektronstrømme. En relativt simpel manøvre, fordi elektroner naturligt vekselvirker med hinanden, og én elektronstrøm kan styre en anden via en elektronisk transistor. Lyspartikler derimod vekselvirker ikke umiddelbart med hinanden, og det er endnu ikke lykkedes at opfinde en effektiv optisk transistor.

Det er to udfordringer, forskerne skal forsøge at løse.

- Du kan næsten se det for dig, at hvis du for eksempel tager to lommelygter og peger dem mod hinanden, så bremser den kraftigste ikke lyset fra den anden. Derfor er vi nødt til at få lyspartiklerne til at interagere med noget andet - i dette tilfælde elektroner, fortæller professor Jesper Mørk, som leder afdelingen for Nanofotonik ved Institut for Fotonik på DTU.

Man skal altså få en foton til at interagere med nogle elektroner, som interagerer med et andet foton og på den måde styrer, om en switch er åben eller lukket.

I projektet vil forskerne udforske en ny mulighed for at få fotonerne til at vekselvirke effektivt ved at udnytte såkaldte Fano resonanser. Det kan realiseres i nye typer materialer, fotoniske krystaller, hvor fotonerne, der skal interagere, kan koncentreres på et meget lille område.

Med projektet tages endnu et skridt på vejen mod at udvikle fremtidens effektive kvantecomputer.