Квантовый интернет почти готов: ученые записали и считали данные благодаря фотонам

Впервые в истории исследователям из Имперского колледжа Лондона (Великобритания) удалось передать и прочитать выходные квантовые данные, используя две машины. Это может стать первым шагом на пути к сверхбезопасному и сверхбыстрому квантовому интернету, передает Еxtreme Тech.

Команда ученых сообщила, что ей удалось сохранить фотонные состояния в атомной памяти с эффективностью 12,9% и прочитать ее некоторое время спустя. Извлеченные фотоны сохранили свои исходные квантовые состояния, а это означает, что этот метод позволяет хранить и считывать квантовую информацию, не разрушая ее. Еще предстоит проделать много работы, прежде чем квантовые вычисления смогут стать повседневной реальностью, но большой шаг в этом направлении уже сделан.

В традиционных системах связи используются ретрансляторы для усиления и приема-передачи сигналов, при этом часть информации не передается, а хранится. Но квантовую информацию, кодируемую фотонами, передать, принять и расшифровать гораздо сложнее — любая попытка прочитать информацию из квантовой системы может уничтожить ее. Однако ученые, используя стандартный оптоволоконный кабель, смогли реализовать новый вид квантовой памяти, поглощающей и сохраняющей квантовое состояние фотонов для последующего извлечения данных.

Новая система основана на генерации фотонов с использованием полупроводниковых квантовых точек, но заставить эту систему взаимодействовать с новой квантовой памятью было непростой задачей. Память, известная как ORCA (Off-Resonant Cascaded Absorption — нерезонансное каскадное поглощение, — ред.), использует облако атомов рубидия для хранения квантовой информации. Фотоны, производимые квантовыми точками, не имеют необходимой длины волны, чтобы легко поглощаться атомами, поэтому исследователям пришлось внести несколько корректировок, чтобы взаимодействие состоялось.

Разработчики настроили архитектуру квантовых точек таким образом, чтобы она излучала свет с длиной волны 1529,3 нм, что совместимо со стандартными оптоволоконными телекоммуникационными линиями. Затем разработали серию фильтров и модуляторов для регулировки длины волны испускаемых фотонов до тех пор, пока они не смогут взаимодействовать с атомной квантовой памятью. Потом подключили лазер, включающий и выключающий память, изменяя поглощательные свойства атомов рубидия.

Ранее мы писали, что исследователи создали устройство под названием квантовый барабан, которое может получать и передавать данные, не теряя их.