p O domínio emergente do processamento de informações quânticas paralelizadas abre novas possibilidades para medições precisas, comunicação e imagem. O controle preciso de vários fótons armazenados permite o manuseio eficiente dessas informações sutis em grandes quantidades. No Laboratório de Memórias Quânticas da Faculdade de Física, Universidade de Varsóvia, um grupo de átomos resfriados a laser foi usado como uma memória que pode armazenar até 665 estados quânticos de luz simultaneamente. Os resultados experimentais foram publicados em Nature Communications . p Cada tarefa de processamento de informações requer memória. A memória quântica é capaz de armazenar e recuperar estados quânticos sob demanda. O parâmetro-chave dessa memória é sua capacidade, o número de qubits (bits quânticos) que a memória pode processar efetivamente. A operação simultânea em muitos qubits é a chave para a computação quântica paralela eficiente, proporcionando novas possibilidades nas áreas de imagem ou comunicação.

p A geração sob demanda de muitos fótons continua sendo um desafio chave para grupos experimentais que lidam com informações quânticas. Para um método amplamente utilizado de multiplexação de emissores de fóton único em uma rede, a complexidade do sistema cresce junto com suas vantagens. Usando a memória quântica, os pesquisadores podem gerar um grupo de uma dúzia de fótons em segundos, em vez de anos. A multiplexação espacial auxiliada por uma câmera sensível a um único fóton se destaca como uma forma eficaz de se obter alta capacidade com baixo custo.

p No Laboratório de Memórias Quânticas (Faculdade de Física, Universidade de Varsóvia), pesquisadores construíram essa memória de alta capacidade. O sistema detém um recorde mundial de maior capacidade, como outros experimentos aproveitaram apenas dezenas de estados independentes de luz. O coração da configuração compreende uma chamada armadilha magneto-óptica (MOT). Um grupo de átomos de rubídio dentro de uma câmara de vácuo de vidro é capturado e resfriado por lasers na presença de um campo magnético para cerca de 20 micro-Kelvins. A interface dos átomos de luz da memória é baseada na dispersão de luz não ressonante. No processo de escrita, a nuvem de átomos é iluminada por um feixe de laser, resultando em espalhamento de fótons.

p Cada fóton espalhado é emitido em uma direção aleatória e registrado em uma câmera sensível. As informações sobre os fótons espalhados são armazenadas dentro do conjunto atômico na forma de excitações coletivas - ondas de spin que podem ser recuperadas sob demanda como outro grupo de fótons. Ao medir as correlações entre os ângulos de emissão dos fótons criados durante o processo de gravação e leitura, os pesquisadores determinaram que a memória é, na verdade, quantum, e que as propriedades do estado de luz gerado não podem ser descritas pela ótica clássica. O protótipo de memória quântica da Faculdade de Física da Universidade de Varsóvia agora leva duas tabelas ópticas e funções com a ajuda de nove lasers e três computadores de controle.