Дослідники продемонстрували високоточний вузол для реалізації квантових мереж

Науковці з Інсбруцького університету розробили квантові вузли, здатні генерувати потоки заплутаних фотонів із точністю 92%.

Квантові мережі, реалізацію яких наближує ця розробка, відкривають можливості для наднадійного зв’язку, об’єднання віддалених квантових комп’ютерів у єдину систему з потужністю, що значно перевищує можливості окремих пристроїв. Необхідним елементом побудови подібних мереж є квантові вузли, які зберігають квантову інформацію і передають її за допомогою фотонів. 

Команда під керівництвом Бена Ленйона з факультету експериментальної фізики Інсбруцького університету продемонструвала такий вузол на базі прототипу квантового комп’ютера з десятьма іонами кальцію. 

Завдяки тонкому налаштуванню електричних полів іони по одному переміщалися до оптичної порожнини, де лазерний імпульс запускував випромінювання фотона, чия поляризація була квантово заплутана зі станом іона. У результаті виникав потік фотонів, кожен із яких відповідав окремому кубіту в реєстрі. 

У майбутньому ці фотони можуть передаватися у віддалені вузли та слугувати основою для встановлення квантової заплутаності між різними пристроями. Дослідники досягли середньої точності заплутаності «іон–фотон» на рівні 92%.

«Наш підхід є кроком до побудови масштабніших та складніших квантових мереж. Він наближає нас до практичних застосувань, таких як квантово-захищений зв’язок, розподілені обчислення та великі системи квантового сенсингу», — зазначив перший автор дослідження Марко Кантері.

Технологія здатна сприяти розвитку оптичних атомних годинників, які зберігають час із настільки високою точністю, що похибка становила б менше секунди за всю історію Всесвіту. Об’єднані у глобальну мережу, вони можуть забезпечити найточнішу систему вимірювання часу.

Нагадаємо, команда дослідників з Інсбруцького університету та Інституту квантової оптики й квантової інформації (IQOQI) при Австрійській академії наук розробила нову архітектуру квантових процесорів, спеціально призначену для моделювання ферміонів — елементарних будівельних блоків матерії.