Квантовую память заставили работать при комнатной температуре

Физики создали установку, которая обеспечивает работу квантовой памяти при комнатной температуре - до сих пор все подобные устройства функционировали при экстремально низких температурах. Работа исследователей принята к публикации в журнал Physical Review Letters, а коротко о ней пишет портал Physics World.

Квантовая память используется для хранения информации при проведении квантовых вычислений. В отличие от обычных квантовые компьютеры оперируют так называемыми кубитами - квантовыми аналогами битов, которые могут принимать больше двух значений. Чтобы передавать кубиты на значительное расстояние, можно использовать, например, фотоны, которые относительно слабо взаимодействуют с окружающей средой.

Однако, если фотоны совершают длительное путешествие по какой-либо среде, то их "правильное" состояние, в котором закодировано состояние кубита, может постепенно деградировать. Чтобы избежать потерь информации, ученые придумали квантовые ретрансляторы, которые "ловят" угасающий сигнал, расшифровывают его и вновь испускают. Кратковременное хранение и повторное испускание фотона как раз и происходят в квантовой памяти.

Существующие до сих пор конструкции квантовой памяти предполагали работу при очень низких температурах. Кроме того, они были пригодны только для узкого интервала длин волн фотонов и удерживали их очень непродолжительное время.

Авторы новой работы создали квантовую память, которая функционирует при температуре около 17 градусов Цельсия. Основным компонентом прибора является облако из атомов цезия - чтобы сохранить в них информацию, закодированную в фотонах, ученые воздействовали на атомы особым образом настроенным лазером. В итоге состояния кубита сохранялись в спинах электронов и ядер атомов цезия.

Чтобы извлечь информацию из атомов цезия, специалисты вновь воздействовали на них лазером с другими характеристиками - в итоге генерировались фотоны, которые могли передаваться дальше к конечному пункту назначения.

На данный момент эффективность созданной учеными квантовой памяти не очень высока, но в будущем они намерены увеличить ее. Дополнительным преимуществом новой схемы является ее пригодность для широкого диапазона длин волн.

Недавно другой коллектив исследователей представил работу, которая также может способствовать прогрессу в создании квантовых компьютеров (пока эти устройства существуют только в лабораториях). Физикам удалось заставить свет распространяться только в заданном направлении (например, справа налево) и не распространяться в противоположном.