I et nyt gennembrud kan forskere fra Niels Bohr Institutet på Københavns Universitet nu kontrollere to kvantelyskilder i stedet for kun en enkelt. Det gør forskerne i stand til at skabe fænomenet kvantemekanisk sammenfiltring (entanglement), som åbner helt nye døre i kvantefysikken.

»Vi kan nu kontrollere to kvantelys­kilder og koble dem med hinanden. Det lyder måske ikke af meget, men det er et kæmpe fremskridt og bygger oven på de sidste 20 års arbejde. Vi har hermed vist nøglen til opskalering af teknologien, hvilket er afgørende for de mest banebrydende anvendelser af kvantehardware,« siger professor Peter Lodahl, som har forsket i området siden 2001.

Al magien sker i en såkaldt nanochip, der ikke er meget større end tykkelsen på et hår. Den type af kvanteteknologi, som Peter Lodahls gruppe arbejder med, handler om at bruge lyspartikler, fotoner, som en slags mikrofartøjer, der transporterer kvantefysiske informationer. Indtil nu har forskerne kun kunnet kontrollere en enkelt lyskilde ad gangen, da de blandt andet er ekstremt følsomme over for “støj” fra omverdenen og derfor meget svære at kopiere. Men i det nye resultat er forskerne altså lykkedes med at lave to identiske kvantelyskilder fremfor bare en.

»Sammenfiltring betyder, at man ved at kontrollere den ene lyskilde omgående påvirker den anden. Det gør det muligt at lave et helt netværk af sammenfiltrede kvantelyskilder, som alle taler sammen, og som man kan få til at udføre kvantebit-operationer på samme vis som bits i en almindelig computer, bare langt mere kraftfuldt,« forklarer postdoc Alexey Tiranov, som er ledende forfatter på artiklen. Det skyldes, at en kvantebit kan være både 1 og 0 på samme tid, hvilket giver en regnekraft som er uopnåelige med dagens computerteknologi. 100 fotoner udsendt fra blot én kvantelyskilde kan indeholde mere information end verdens største super­computer kan processere.

Figuren viser to lyskilder, som hver består af et såkaldt kvantepunkt, der ligesom et atom kan udsende en og kun en foton ad gangen. De to kvantepunkter er sammenfiltret gennem den optiske kobling i en nanofotonisk bølgeleder. Det venstre kvantepunkt anslås med lyspulser fra en laser, hvorefter den udsender en foton, som fører til sammenfiltring med det andet kvantepunkt.

Michel Skov Jensen, Københavns Universitet