Forscher an der Universität von Iowa haben eine Methode entdeckt, um Photonen zu "reinigen", einen Durchbruch, der die Leistung und Sicherheit von Quantencomputer- und Kommunikationssystemen erheblich verbessern könnte. Laut einer aktuellen Studie fand das Team heraus, dass unerwünschte Photonen, die von Lasern produziert werden, durch sorgfältiges Abstimmen des Lichts selbst aufgehoben werden können, was zu einem viel reineren Strom von einzelnen Photonen führt.

Die Forscher, angeführt von Ravitej Uppu, verwendeten computergestützte Modelle, um zu demonstrieren, wie man Interferenzen minimieren und einen konsistenten Strom von einzelnen Photonen erzielen kann. Diese Weiterentwicklung könnte Quantencomputer und Kommunikationssysteme zuverlässiger und sicherer machen, da einzelne Photonen eine wichtige Voraussetzung für diese Technologien sind. Die Arbeit könnte auch dazu beitragen, photonische Quantentechnologie näher an die reale Anwendung heranzuführen.

Die Ergebnisse des Teams deuten darauf hin, dass die unerwünschten Photonen, oft als "Rauschen" bezeichnet, anstelle von Störungen verwendet werden können, um Quantensysteme zu reinigen. Durch sorgfältiges Abstimmen des Lichts konnten die Forscher das Rauschen aufheben und einen konsistenteren Strom von einzelnen Photonen produzieren. Dieser Ansatz könnte insbesondere in der Quantencomputer-Technologie nützlich sein, wo bereits kleine Mengen an Rauschen die Leistung des Systems erheblich beeinträchtigen können.

Laut Uppu ist die Entwicklung dieser Methode ein wichtiger Schritt für das Feld der Quantentechnologie. "Diese Arbeit zeigt, dass wir die gleichen Photonen, die Probleme verursachen, tatsächlich verwenden können, um das System zu reinigen", sagte er. "Es ist ein Game-Changer für das Feld der Quantencomputer und Kommunikation."

Die Verwendung von einzelnen Photonen in der Quantentechnologie ist für sichere Kommunikation und zuverlässiges Rechnen von entscheidender Bedeutung. Einzelne Photonen können verwendet werden, um Informationen auf eine Weise zu kodieren und zu dekodieren, die widerstandsfähig gegen Abhören und Interferenzen ist. Allerdings wird die Produktion von einzelnen Photonen oft von Rauschen heimgesucht, das die Leistung des Systems erheblich beeinträchtigen kann.

Die Entdeckung der Forscher an der Universität von Iowa könnte erhebliche Auswirkungen auf die Entwicklung der Quantentechnologie haben. Die Fähigkeit, ultrareines Licht zu produzieren, könnte die Schaffung von zuverlässigeren und sichereren Quantencomputer-Systemen sowie effizienteren Kommunikationsnetzwerken ermöglichen. Die Arbeit könnte auch den Weg für die Entwicklung neuer quantenbasierter Technologien wie Quantenkryptographie und Quantensimulation ebnen.

Die Ergebnisse der Studie wurden in einer aktuellen Ausgabe einer wissenschaftlichen Zeitschrift veröffentlicht, und die Forscher arbeiten derzeit daran, ihre Methode auf reale Systeme anzuwenden. Das Team erforscht auch die potenziellen Anwendungen ihrer Entdeckung, einschließlich der Entwicklung neuer quantenbasierter Technologien und der Verbesserung bestehender Systeme.

In verwandten Nachrichten arbeiten Forscher an anderen Institutionen auch daran, neue Methoden für die Produktion von ultrareinem Licht zu entwickeln. Während die Entdeckung des Teams der Universität von Iowa ein wichtiger Schritt nach vorne ist, ist es wahrscheinlich, dass weitere Forschung und Entwicklung erforderlich sein werden, um das volle Potenzial dieser Technologie zu realisieren.