Оптическая полость станет базовыми элементом квантовой сети

Квантовые сети, позволяющие многим квантовым компьютерам работать вместе и обмениваться данными, защищёнными невзламываемой квантовой криптографией, для своего функционирования нуждаются в способе пересылки информации без изменения её квантовых свойств.

Наиболее перспективная сегодняшняя технология заключается в возбуждениии квантового бита (одиночного атома или иона) импульсом света, в результате чего он испускает фотон, спин которого перепутан со спином самого атома.

Этот фотон может переносить перепутанную с кубитом информацию на большие расстояния по оптоволоконному кабелю.

Преодолеть главную технологическую трудность на пути создания «квантового Интернета» — создать кубит, чувствительный к свету, но устойчивый к воздействию других помех, смогли инженеры из Калифорнийского технологического института.

О своём достижении они рассказали 30 марта в статье, вышедшей в престижном научном журнале Nature.

«Твёрдотельные излучатели, которые хорошо взаимодействуют со светом, часто становятся жертвами декогеренции; то есть хранимая в них информация становится бесполезной для квантовых технологий, — говорит Джон Киндем (Jon Kindem), ведущий автор статьи.

Попавший в такую оптическую полость свет многократно переотражался, пока не происходило его поглощение ионом.

Авторы показали, что испускаемый ионом фотон более чем в 99% случаев оставался в полости, где учёные могли его обнаруживать и через него считывать квантовое состояние иона.

Это увеличивает частоту, с которой ион может испускать фотоны, и улучшает общую эффективность системы.

«Это закрывает большинство вопросов.

Данный редкоземельный ион, поглощает и испускает фотоны именно так, как нам нужно для создания квантовой сети, — говорит Фараон, профессор прикладной физики и электротехники.

— Это может стать основополагающей технологией квантового Интернета».Следующей задачей исследователей из Калтеха станет реальное соединение по сети двух кубитов.