Квантовый интернет будет работать, если свет хранить в виде звука: что придумали ученые

Исследователи из Института Нильса Бора Копенгагенского университета в Дании продемонстрировали, как данные, генерируемые квантовыми компьютерами, могут быть преобразованы в звук и сохранены в барабанах, которые будут служить квантовой памятью, пишет Interesting Engineering.

Разработчики продемонстрировали, что их новое устройство — квантовый барабан, — имеет низкие потери сигнала и может работать со всеми световыми частотами, используемыми в оптоволоконных кабелях. Данные можно сохранять и читать, когда это необходимо, и с помощью этого подхода команда достигла рекордных 23 миллисекунд времени памяти.

Передача данных в двоичных вычислениях происходит по оптоволоконным кабельным сетям. Количество шума, генерируемого в оптоволоконном кабеле, увеличивается экспоненциально с увеличением расстояния, которое проходит сигнал, пока его невозможно будет декодировать. Чтобы решить эту проблему, в компьютерных сетях используются усилители, в которых сигнал усиливается на пути следования. Хотя это работает в двоичной вычислительной системе, чтобы квантовая вычислительная система могла применить этот подход, сначала необходимо преобразовать световые сигналы в двоичные, чтобы усилить их. Такие преобразования замедлят работу сети и сделают ее уязвимой для кибератак.

Ученые из Дании продемонстрировали инновационный подход к хранению квантовых данных при помощи так называемого квантового барабана. Маленькая мембрана барабана, изготовленная из керамики, имеет отверстия по краям размещенные в виде узора. Когда лазерный свет падает на мембрану, она начинает вибрировать. Именно эти звуковые вибрации барабана можно сохранять и передавать. Благодаря своей предыдущей работе исследователи знают, что мембрана остается в хрупком квантовом состоянии и, следовательно, может получать и передавать данные, не теряя их.

"Квантовая память будет иметь основополагающее значение для передачи квантовой информации на расстояния", — сказал Мадс Бьеррегаард Кристенсен, соавтор исследования. — "То, что мы разработали, является важной частью самой основы интернета будущего с квантовой скоростью и безопасностью".

Ранее ученые использовали атомные системы, где свет используется для смещения электронов. Однако исследовательская группа из Института Нильса Бора заявляет, что этот подход имеет ограничения, поскольку невозможно диктовать конструкцию атома или частоты света, с которыми могут взаимодействовать электроны света.

Квантовые вычисления и связь пока что находятся на ранней стадии развития. Тем не менее, можно предположить, что квантовый барабан однажды будет использоваться как своего рода квантовое ОЗУ — временная рабочая память для хранения квантовой информации.

Ранее мы писали, что квантовый компьютер D-Wave впервые выполнил полезную задачу. Разработчики уверяют, что их система Advantage2 несравненно быстрее самого мощного в мире суперкомпьютера Frontier. Однако другие ученые критикуют ее за однозадачность и даже не считают компьютером как таковым.