Anzeige
Lorenz recently co-authored the Nature Photonics article, “Towards High-Speed Optical Quantum Memories,” with colleagues at the University of Oxford, where she did her postdoctoral research with Prof. Ian Walmsley. She tells the University of Delaware's UDaily news service about this fascinating field.
Q. What exactly are quantum memories?
A. Like our own human memory, a quantum memory is a device in which we can store and retrieve information. A quantum memory stores bits of information like a computer. However, unlike everyday computer memory, which uses 1's and 0's to represent information, in a quantum memory the bits can be 1 and 0 at the same time. This is what makes a quantum memory quantum. Quantum refers to the fundamental nature of particles such as atoms and photons. Although in everyday life, things like a light switch are either on or off, when you zoom in to the level of atoms, particles can be in more than one state at a time. A quantum memory is a device that can store the properties of a quantum particle without causing it to be in one state or another.
Q. What advantages would quantum memories provide to computing?
A. The information stored by a quantum memory is called a quantum bit, or qubit. Qubits can be used to perform some mathematical algorithms much faster than current computers, such as factoring the very large numbers used as security keys in secure communication networks. Hence, there is current interest in building quantum computers that use qubits rather than the 1's and 0's of today's computers. Quantum states can also be used to transmit information in a way that prohibits undetected eavesdropping. Quantum memories are important in achieving such secure communication in a somewhat similar way as cell phone repeater stations are important in transmitting signals across long distances.
Q. What did you and your colleagues at Oxford achieve?
A. My colleagues and I built a prototype quantum memory. The information was encoded in an extremely fast flash, or pulse, of laser light, only 300 trillionths of a second long, and the storage medium was a large number of atoms in the gas phase. Although with respect to the fastest laser pulses available ours was relatively slow, it was the fastest pulse to be stored and retrieved in a memory to date, potentially increasing the current data rate more than 100-fold.
Q. What is the next step in the research?
A. For the quantum memory project, which continues on at the University of Oxford, the next step is to store and retrieve a quantum particle of light, called a photon, which would demonstrate that the memory is capable of storing quantum information useful for quantum computation and communication.
In my research group here at UD, we are using quantum states of light to improve our ability to probe the states of atoms and molecules. It turns out that quantum states of light can provide information about matter that regular, or classical, light cannot. In particular, quantum states of light can enhance signals from light-matter interactions that would otherwise be hidden if using classical light. Our work could have implications for experiments that suffer due to unwanted signals and, albeit distant, provide insight into the efficient conversion of energy.
Tracey Bryant | Quelle: Newswise Science News
Weitere Informationen: www.udel.edu
Weitere Berichte zu: mathematical algorithms > Quantum > quantum computation > quantum computer > Quantum memories > quantum memory project
Trennung von Blutzellen im Mikrofluss
24.05.2012 | Universität Augsburg
Nomads of the Galaxy
24.05.2012 | Kavli Foundation
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