W kierunku teleportacji kwantowej
Kontrolowanie mikroskopowych układów fizycznych zademonstrowano już z powodzeniem w licznych eksperymentach, a zwłaszcza w dziedzinie optyki kwantowej. Obecne zainteresowania badaczy skupiają się na uzyskaniu kontroli kwantowo-mechanicznej także w skali makroskopowej. Obiecującymi systemami, które mogłyby posłużyć do tego celu, są oscylatory mechaniczne. Finansowany przez UE projekt "Optomechanical entanglement and teleportation" (OMENT) powstał, aby zademonstrować kontrolę kwantową mikrometrycznego oscylatora mechanicznego i wykorzystać go do zastosowania kluczowych informacji kwantowych: teleportacji. Zespół projektu OMENT starał się przygotować stany mechaniczne niskiej entropii, takie jak stan podstawowy oscylatora optomechanicznego. Na tej podstawie naukowcy mogliby stworzyć i zweryfikować stany splątania optomechanicznego. Stany takie występują tylko w mechanice kwantowej i stanowią zasoby w licznych zastosowaniach informacji kwantowych. Stworzone splątanie optomechaniczne mogłoby posłużyć do teleportacji informacji. Nowatorskie protokoły optomechaniczne obejmowały sugestie dotyczące sposobu wdrażania splątania optomechanicznego, teleportacji i ultraszybkich programów chłodzenia w impulsowych warunkach pracy optycznej. Decydującym krokiem w projekcie OMENT było użycie oscylatorów mechanicznych z wysokimi czynnikami Q — o niższym tempie strat energetycznych — rzędu 10^7 w niskich temperaturach. Naukowcy zbadali układ złożony z nowatorskich materiałów na bazie fosforku indu galu (InGaP) do mechanicznych rezonatorów membranowych. To umożliwiło łatwą i monolityczną integrację stosów membran, które dają nadzieję na uzyskanie wysokiej jednofotonowej siły sprzęgającej. Wiele uwagi poświęcono osiągnięciu dwóch stabilnych systemów wnękowo-optomechanicznych w niskich temperaturach w chłodziarce rozcieńczalnikowej i kriostacie przepływu helu. Kontrolowane kwantowo oscylatory mechaniczne wydłużają fizyczne warunki pracy w zakresie przetwarzania informacji, gdzie efekty kwantowe mają znaczenie dla skali makroskopowej. Umożliwiają one także projektowanie ultraczułych urządzeń pomiarowych o krótkofalowej granicy widma. Postępy w ramach projektu zdecydowanie przyczyniły się do realizacji zestawu parametrów eksperymentalnych, które powinny ostatecznie umożliwić obserwacje optomechanicznego splątania kwantowego między polem laserowym a oscylatorem mikromechanicznym. Wszystkie wyniki projektu opublikowano w czasopismach branżowych.
Słowa kluczowe
Kwant, teleportacja, oscylatory mechaniczne, optomechaniczny, kontrola kwantowa
