Виконано ключову умову для створення квантового інтернету


Виконано ключову умову для створення квантового інтернету

Фахівці Інституту квантової оптики ім. Макса Планка (Німеччина) домоглися серйозного прориву у створенні квантової пам’яті — час когерентності зберігання кубітів на атомі, спійманому в оптичному резонаторі, становив понад 100 мсек. Цього достатньо, щоб створити глобальну квантову мережу, також відому як квантовий інтернет, в якому кубіти зможуть безпосередньо переміщуватися між кінцевими вузлами.

Світло — ідеальний носій квантової інформації, закодованої в окремих фотонах, але перенесення на великі відстані неефективне і ненадійне. Пряма телепортація між кінцевими вузлами мережі могла б знизити втрати кубітів. Для цього, по-перше, між вузлами повинна бути створена заплутаність; по-друге, відповідне вимірювання з боку відправника має запустити миттєву передачу кубіта у вузол одержувача. Однак, кубіт, що досяг одержувача, може виявитися перевернутим, і його доведеться повернути назад. Все це вимагає часу, протягом якого кубіт повинен зберігатися у одержувача. Якщо вузли розташовані на двох найбільш віддалених одна від одної точках Землі, цей час дорівнює 66 мсек.

У 2011 році група професора Ремпе продемонструвала успішну техніку зберігання фотонного кубіта на окремому атомі, але час зберігання обмежений декількома сотнями мікросекунд, пише Phys.org. «Головна проблема зберігання квантових бітів — це феномен зсуву по фазі, — пояснює Штефан Лангенфельд, учасник експерименту. — Характерною рисою квантового біта є відносна фаза хвильових функцій атомних станів, когерентно накладених один на одного. На жаль, в польових випробуваннях це фазове співвідношення з часом втрачається, в основному через взаємодію з флуктуючими оточуючими магнітними полями».

У новому експерименті вчені зробили спробу впливу на ці флуктуації. Як тільки інформація переноситься з фотона на атом, населеність атомного стану когерентно переноситься на інший стан. Це робиться за допомогою пари лазерних променів, які індукують рамановський перехід. У цій новій конфігурації збережений кубіт в 500 разів менш чутливий до флуктуацій магнітного поля. До відновлення збереженого кубіта рамановський перехід здійсниться у зворотний бік. Протягом 10 мілісекунд накладення збереженого фотона і повернутого фотона становить 90%. Це означає, що трансфер атомного кубіта в менш чутливий стан подовжує час когерентності в 10 разів. Інше 10-кратне збільшення виникає через так зване «спинового відлуння». В даному випадку, населеність двох атомних станів міняється місцями в середині часу зберігання. Таким чином, можна зберігати квантову природу біта протягом більш ніж 100 мілісекунд.

«Хоча глобальна квантова мережа, що дозволяє надійно і безпечно передавати квантову інформацію, все ще вимагає великого обсягу досліджень, довгострокове зберігання кубітів є ключовою її технологією, і ми впевнені, що ці поліпшення значно наблизять нас до її втілення», — говорить Маттіас Кербер, учасник експерименту.

  • i

    Якшо Ви помітили помилку, виділіть необхідну частину тексту й натисніть Ctrl+Enter, щоб повідомити про це нам.

Дивись також
В Контексті Finance.ua
Опитування