Kvanteinternet i Alperne

"The quantum internet" er titlen på en review artikel i tidsskriftet Nature fra 2008, hvori Jeff Kimble fra Caltech giver et overblik over mulighederne for at bygge kvantekommunikationsnetværk. Dette kræver bl.a., at kvantetilstande kan skabes, manipuleres, transporteres og konverteres på pålidelig og hurtig vis, og det foreslås i denne artikel, at vekselvirkningen mellem enkelt-fotoner og atomer kan bruges som basale byggesten til opbygningen af større kvantenetværk (se disse illustrationer fra artiklen).

Jeff Kimble gav i sidste uge fire forelæsninger om dette spændende forskningsområde ved sommerskolen om "Quantum Optics and Nanophotonics" på École de Physique des Houches i Frankrig - hvor jeg deltager sammen med ca. 50 andre ph.d.-studerende og postdocs. Målet med skolen er at bygge bro imellem kvanteoptik og nanofotonik, og til formålet er der inviteret 21 førende forskere, som over fire uger underviser og rapporterer om state-of-the-art forskningsresultater inden for disse områder.

Enkelt-fotoner kan også bringes til at vekselvirke med kvantepunkter, som er kunstigt fabrikerede "atomer" af halvledermaterialer. Hvis dette realiseres i en fotonisk krystal med en bølgeleder koblet til en kavitet, kan dette system potentielt bruges til ultrahurtig optisk switching - f.eks. til anvendelser i integrerede optiske kredsløb. Dette præsenterede Jelena Vuckovic fra Stanford, og det er også et aktivt forskningsområde i min egen gruppe på DTU Fotonik.

På den lidt mere langhårede front har vi hørt om weak measurements i kvantemekanik. Detaljerne hverken kan eller vil jeg redegøre for, men den overordnede idé er, at man kan udføre disse "svage målinger" uden at forstyrre kvantesystemet, man måler på - hvilket man traditionelt ikke kan, fordi bølgefunktionen for kvantesystemet kollapser til én af sine egentilstande, når man interagerer med systemet igennem en måling. Dette har, som Aephraim Steinberg forelæste om i sidste uge, interessante perspektiver, hvilket BBC også har fået øjnene op for.

Kvantekryptografi og sikker kvantekommunikation ved brug af enkelt-fotoner, skabt ved at koble enkelte molekyler til nanostørrelse metalstrukturer, såvel som nærfeltsmikroskopi, hvor man med uddøende lysbølger opnår høj opløsning, så nanostørrelse objekter kan visualiseres, har også været præsenteret og diskuteret.

De kommende godt to uger byder på flere spændende forskere og forelæsninger, og hvis I ønsker at følge en smule med, så kig på Twitter, hvor jeg løbende kommer med korte opdateringer.

Og så er det i øvrigt svært at klage over udsigten fra skolen.