Τα φωτόνια αλλάζουν χρώμα και σχήμα

Πώς μας θέλετε; (Image: Madmat/Flickr/Getty)

Ξεχάστε τον X-Men - τα  φωτόνια είναι οι αληθινοί υπερήρωες. Όχι μόνο ταξιδεύουν με την μεγαλύτερη δυνατή ταχύτητα του σύμπαντος, αλλά αλλάζουν χρώμα και σχήμα. Έτσι  το όνειρο της κατασκευής υπερ ταχύτατων κβαντικών υπολογιστών είναι ένα βήμα πιο μπροστά στην υλοποίησή του.
Τα φωτόνια είναι κύματα ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας που μεταδίδονται σε  διαφορετικά μήκη κύματος, ή χρώματος. Το αρχικό κύμα διαφέρει στο σχήμα, ανάλογα εν μέρει από τον τρόπο που δημιουργήθηκε. Το μήκος κύματος ενός φωτονίου που παράγεται από ένα λέιζερ , για παράδειγμα, μοιάζει με την καμπύλη μίας καμπάνας , ενώ ένα φωτόνιο που εκπέμπεται αυθόρμητα από ένα άτομο, όταν ένα ηλεκτρόνιο χάσει ενέργεια έχει ένα απότομο μέγιστο στην καμπύλη  και ουρές που φθίνουν σιγά-σιγά. Το σχήμα μπορεί να επηρεάσει το πώς ένα φωτόνιο αλληλεπιδρά στις κρούσεις.
Τα φωτόνια διατηρούν συνήθως το μέγεθος και το σχήμα τους μέχρι να απορροφηθούν από την ύλη. Τώρα ο  Matthew Rakher του  Εθνικού Ινστιτούτου Προτύπων και Τεχνολογίας στο Gaithersburg του Maryland, έκανε τα  φωτόνια να συμπεριφέρονται σαν χαμαιλέοντες. Τα υπέρυθρα φωτόνια , μήκους κύματος 1300 nm, οδηγήθηκαν μέσα απο σωλήνες σε έναν κρύσταλλο, στον οποίο στάλθηκαν επίσης και φωτόνια από ένα λέιζερ  μήκους κύματος 1550-nm . Το κάθε ένα είχε διαφορετικό σχήμα.
Ο κρύσταλλος  ενήργησε ως κυματοδηγός, που ανακλούσε και διοχέτευε τα φωτονία για να χτυπήσουν το ένα το αλλο σε μια συγκεκριμένη γωνία ώστε να δημιουργηθούν φωτόνια με μήκος κύματος  710 nm ίδιου σχήματος με τα φωτόνια των λέιζερ  (Physical Review Letters, DOI : 10.1103/physrevlett.107.083602).
Τέτοιου τύπου μεταβολές είναι ζωτικής σημασίας για την ανάπτυξη δικτύου κβαντικών υπολογιστών. Αυτές οι μεταβολές θα αντικαταστήσουν το διαδικό σύστημα των υπολογιστών τα  bits  με κβαντικά bits, ή qubits, που μπορεί να υπάρχουν σε πλήθος κβαντικών καταστάσεων ταυτόχρονα, επιτρέποντας ταυτόχρονους πολλαπλούς υπολογισμούς.
Οι κβαντικοί υπολογιστές θα μπορούσαν να στείλουν και να αποθηκεύουν δεδομένα χρησιμοποιώντας τις κβαντικές ιδιότητες των φωτονίων,  όπως είναι  η πόλωση, η οποία είναι ένα μέτρο της στροφορμής του φωτονίου.
Το νέο έργο θα ελαχιστοποιήσει τα δεδομένα που χάνονται  στη μετάφραση, λέει ο Rakher.
Ο Hayden McGuinness του  Πανεπιστήμιου του Όρεγκον θεωρεί αυτό το έργο "μια έξυπνη μέθοδο για να αντιμετωπιστούν δύσκολα προβλήματα".

Πηγή : New Scientist             Ελεύθερη μετάφραση : Τίνα Νάντσου