Впервые в мире ученым удалось создать квантовую систему, способную генерировать, сохранять и извлекать информацию. Это прорывное изобретение, поскольку оно позволяет считывать квантовую информацию, не разрушая ее, это открывает широкие перспективы по использованию систем квантовой связи и квантового интернета.
Как следует из описания изобретения, опубликованного в журнале Science Advances группой исследователей из Имперского колледжа Лондона, Университета Саутгемптона и университетов Штутгарта и Вюрцбурга, в основе созданной ими квантовой системы лежит квантовая память на основе паров рубидия. Под лазерным воздействием она могла менять свои свойства, то есть ученые смогли «включать» и «выключать» квантовую память.
Одиночные фотоны, которые поглощала квантовая память, исследователи получали с помощью нанокристаллов арсенида индия. В созданной системе эти нанокристаллы полупроводника становились одиночными излучателями – квантовыми точками.
После генерации фотонам меняли их частоту, для этого использовались фильтры и модуляторы. В итоге исследователи получали фотоны, параметры которых соответствуют тем, что есть в современных оптоволоконных сетях.
В исследовании отмечается, что для создания масштабируемых квантовых сетей необходимо работать на длинах волн телекоммуникационного диапазона. Тогда станет возможным использовать уже существующую телеком-инфраструктуру.
В целом система выглядит так: нанокристалл генерирует одиночные фотоны, затем они попадают в квантовую память, которая по требованию может передать записанные данные.
Ученые не скрывают – в ходе исследований значительная часть сигнала была потеряна. Но учитывая, что в действующих квантовых сетях данные в принципе уничтожаются при считывании, даже небольшой процент сохраненной информации уже выглядит оптимистично.
«Это первый важный шаг к гибридным квантовым интерфейсам «свет-материя» для масштабируемых квантовых сетей. Для увеличения общей пропускной способности и эффективности этого интерфейса необходимы дальнейшие усовершенствования для лучшего соответствия временному спектральному перекрытию мод между источником и памятью», – отмечают авторы исследования.
Фото: Shutterstock/FOTODOM
ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ПАРТНЕР – ОАО «РЖД»
