En daar zij licht

[Dr. D.U. Iveltje]

Nanoschakelaars bedienen met licht

Een onderzoeksteam van de School of Engineering & Applied Science van Yale University heeft een afstotende kracht van lichtstralen ontdekt die, in combinatie met de aantrekkende lichtkracht die het team eerder ontdekte, kan worden gebruikt om onderdelen op nanoschaal te besturen. Hiermee wordt het mogelijk om bijvoorbeeld nanoschakelaars op siliciumchips met licht te bedienen in plaats van met elektriciteit.

De krachten die de onderzoekers hebben ontdekt staan loodrecht op de richting waarin de lichtstraal zich voortbeweegt en staan daarmee los van de stralingsdruk die ontstaat als licht op een voorwerp schijnt.

Om de afstotende lichtkracht op te wekken wordt een straal infrarood licht in twee aparte stralen gesplitst, die vervolgens door twee nanobuisjes van verschillende lengte worden gestuurd. Hierdoor ontstaat een faseverschil tussen de lichtstralen met de afstotende kracht als gevolg. De sterkte van de lichtkracht is evenredig met de grootte van het faseverschil.

Het bestaan van de aantrekkende en afstotende lichtkrachten werd in 2005 al in theorie beschreven. Het onderzoek van Yale University, dat op 13 juli 2009 in de online versie van Narture Photonics werd beschreven, toont het bestaan van deze krachten in de praktijk aan.

Meer info:
http://opa.yale.edu/news/article.aspx?id=6776
 

[Dr. D.U. Iveltje]

Bitmanipulatie voor kwantumcomputers

Een onderzoeksteam van het National Institute of Standards and Technology (NIST) heeft een methode ontwikkeld om één enkel bit in een kwantumprocessor te manipuleren zonder de in aangrenzende bits opgeslagen informatie te beïnvloeden. Hiermee is opnieuw een stap gezet in de richting van een werkende kwantumcomputer.

Een van de uitdagingen bij de ontwikkeling van een kwantumcomputer is het kunnen besturen van de informatiedragers. Deze kwantumbits (qubits) kunnen tegelijkertijd de waarden ‘0’ en ‘1’ aannemen, waardoor berekeningen als het ware gelijktijdig kunnen plaatsvinden. Hierdoor is het met (toekomstige) kwantumcomputers mogelijk om bijvoorbeeld complexe cryptografische codes in zeer korte tijd te kraken.

Bij het onderzoek van het NIST worden individuele rubidiumatomen als qubits gebruikt. Zo’n atoom kan zich in acht verschillende energietoestanden bevinden, waarvan er twee worden gebruikt om respectievelijk een ‘0’ of een ‘1’ aan te duiden. Deze twee energietoestanden worden zodanig gekozen dat ze ongevoelig zijn voor ongewenste magnetische strooivelden. Helaas zijn deze energietoestanden dan ook ongevoelig voor de (gewenste) magnetische besturingsvelden.

Om dit probleem op te lossen hebben de onderzoekers gebruik gemaakt van twee paren van energietoestanden van het atoom, waarvan één paar voor informatieopslag dient en het andere paar tijdens berekeningen kan worden gebruikt. De energieparen zijn op zich ongevoelig voor strooivelden, maar de overgang van het ene naar het andere paar kan wel met een magnetisch veld worden bestuurd. Dit besturingsveld wordt bij de door de onderzoekers ontwikkelde methode opgewekt met gepolariseerd licht waarmee één qubit uit een groep kan worden geselecteerd.

Meer info:
www.nist.gov/public_affairs/techbeat/tbx2009_0706_qbits.htm

[Hephaistos]

Ik vind het maar vreemd van die qubits.

2 dingen tegelijk zijn en dan ook nog allebei die toestanden kunnen gebruiken.

[Dr. D.U. Iveltje]

http://en.wikipedia.org/wiki/Qubit

Het is gewoon een kwestie van afspraak.
In wezen net zoals spanning = 1 en geen spanning = 0.
Het is iets wat in communicatietechniek ook veel voorkomt, met faseverschuivingen in signalen. Je kunt een faseverschuiving hebben van 180°, wat 2 toestanden geeft. Maar als je per 90° werkt, heb je vier toestanden in hetzelfde signaal (en digitaal dus 2 bits, want je hebt 2 bits nodig om vier verschillende toestanden te coderen). Je kunt daar niet oneindig ver in gaan, omdat je al snel met signaaloverlapping te maken krijgt om allerlei redenen (storingen, signaalvervorming, etc...). Maar 't is een manier om meerdere bits in één signaal te duwen. En dat qubit gedoe is iets gelijkaardigs...