Anzeige

However, prospects for achieving this kind of communication seemed distant—until now. A team of physicists working at the National Institute of Standards and Technology (NIST) has shown* for the first time how these parts might communicate effectively.
The goal to develop quantum computers—a long-awaited type of computer that could solve otherwise intractable problems, such as breaking complex encryption codes—has inspired scientists the world over to invent new devices that could become the brains and memory of these machines. Many of these tiny devices use particles of light, or photons, to carry the bits of information that a quantum computer will use.
But while each of these pieces of hardware can do some jobs well, none are likely to accomplish all of the functions necessary to build a quantum computer. This implies that several different types of quantum devices will need to work together for the computer or network to function. The trouble is that these tiny devices frequently create photons of such different character that they cannot transfer the quantum bits of information between one another. Transmuting two vastly different photons into two similar ones would be a first step toward permitting quantum information components to communicate with one another over large distances, but until now this goal has remained elusive.
However, the team has demonstrated that it is possible to take photons from two disparate sources and render these particles partially indistinguishable. That photons can be made to "coalesce" and become indistinguishable without losing their essential quantum properties suggests in principle that they can connect various types of hardware devices into a single quantum information network. The team's achievement also demonstrates for the first time that a "hybrid" quantum computer might be assembled from different hardware types.
The team connected single photons from a "quantum dot," which could be useful in logic circuits, with a second single-photon source that uses "parametric down conversion," which might be used to connect different parts of the computer. These two sources typically produce photons that differ so dramatically in spectrum that they would be unusable in a quantum network. But with a deft choice of filters and other devices that alter the photons' spectral shapes and other properties, the team was able to make the photons virtually identical.
"We manipulate the photons to be as indistinguishable as possible in terms of spectra, location and polarization—the details you need to describe a photon. We attribute the remaining distinguishability to properties of the quantum dot," says Glenn Solomon, of NIST's Quantum Measurement Division. "No conceivable measurement can tell indistinguishable photons apart. The results prove in principle that a hybrid quantum network is possible and can be scaled up for use in a quantum network."
The research team includes scientists from the NIST/University of Maryland Joint Quantum Institute (JQI) and Georgetown University. The NSF Physics Frontier Center at JQI provided partial funding
*S.V. Polyakov, A. Muller, E.B. Flagg, A. Ling, N. Borjemscaia, E. Van Keuren, A. Migdall and G.S. Solomon. Coalescence of single photons from dissimilar single-photon sources. Physical Review Letters, 107, 157402 (2011), DOI: 10.1103/PhysRevLett.107.157402.
Chad Boutin | Quelle: EurekAlert!
Weitere Informationen: www.nist.gov
Weitere Berichte zu: Quantum > quantum bit > quantum computer > quantum dot > quantum information > quantum network > single photon
Robotics: Gesturing for control
24.05.2012 | The Agency for Science, Technology and Research (A*STAR)
Researchers take virus-tracking software worldwide
23.05.2012 | Ohio Supercomputer Center
Krankheiten wie Parkinson, Alzheimer und bestimmte Krebsformen gehen auf eine fehlerhafte Faltung und Aggregation von Eiweißen im Körper zurück.
Wissenschaftlern des Instituts für Photonische Technologien (IPHT) in Jena ist es erstmals gelungen, Proteinstrukturen auf sub-molekularer Ebene nachzuweisen und spektroskopisch zu analysieren. Ein wichtiger Schritt zum Verständnis der Krankheitsursachen.
„Bis heute hat man nicht genau verstanden, was die fehlerhafte Faltung und Aggregation von Eiweißen, zum Beispiel im Zusammenhang mit Alzheimer, ...
Die Quantenphysik beschreibt physikalische Vorgänge in Festkörpern und anderen Vielteilchensystemen auch mit Hilfe von Quasiteilchen.
Innsbrucker Physikern um Rudolf Grimm ist es nun erstmals gelungen, ein neues Quasiteilchen - ein repulsives Polaron - in einem Quantengas experimentell zu erzeugen. Die Forscher berichten darüber in der Online-Ausgabe der Fachzeitschrift Nature.
Ultrakalte Quantengase sind ein ideales Experimentierfeld, um physikalische Phänomene in Festkörpern zu simulieren. Unter streng kontrollierten Bedingungen ...
Licht lässt die Partikel in der Atmosphäre wachsen. In einem Experiment hat ein internationales Forscherteam erstmals einen neuen Mechanismus nachweisen können, bei dem Partikel durch Licht größer werden und der damit Einfluss auf die Wolkenbildung und das Klima hat.
Photokatalytische Reaktionen können zu einer schnellen Bindung von nicht kondensierenden flüchtigen organischen Kohlenwasserstoffen (VOCs) auf der Oberfläche der Partikel führen. Unter solchen Bedingungen nehme die Größe und Masse der Partikel schnell zu, schreiben die Wissenschaftler im renommierten Fachblatt PNAS.
Die Ergebnisse des Laborexperimentes könnten Effekte erklären, die bisher schon bei Feldkampagnen ...
Ähnlich wie blutsaugende Insekten prüfen Pflanzenschädlinge ihren Wirt auf Abwehrsignale, bevor sie anfangen zu fressen
Pflanzen bilden wenige Minuten nach Angriff eines Fraßfeindes Jasmonsäure, ein Hormon, das die Verteidigung gegen Insekten in Gange setzt mit der Folge, dass giftige Stoffe wie Nikotin oder Verdauungshemmer in den Blättern akkumulieren.
Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie, Jena, haben jetzt herausgefunden, dass Zwergzikaden die Verteidigungsbereitschaft von Tabakpflanzen aufspüren können. ...
Wissenschaftlern vom Institut für Physikalische und Theoretische Chemie der Universität Bonn ist es erstmals gelungen, den Transport eines wichtigen Informationsträgers in biologischen Zellen praktisch unmodifiziert in Echtzeit zu filmen.
Die Studie zeigt, wie die so genannte Boten-RNA die Zellkernhülle überwindet und vom Zellkern in das Zytoplasma gelangt. Diese Arbeit ist nun in dem renommierten Journal „Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA“ (PNAS) publiziert.
Der Bauplan aller Lebewesen ist in ihrem Erbgut gespeichert. Dieses lagert bei höheren ...
Anzeige
Anzeige

Energieversorger vor dem Umbruch
24.05.2012 | Studien Analysen
Stem-cell-growing surface enables bone repair
24.05.2012 | Biowissenschaften Chemie
Im wahrsten Sinne „Spitzenforschung“: IPHT-Forscher untersuchen Eiweißfasern mit größter Genauigkeit
24.05.2012 | Biowissenschaften Chemie
NieKE Themenforum: Ökonomie - Tierschutz - Lebensmittelsicherheit
24.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten
Nachhaltigkeit in der Schifffahrt: Werte vs. Wertschöpfung
24.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten
Wissenschaft und Öffentlichkeit
24.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten