Ученые Массачусетского технологического института и Кембриджского университета создали и протестировали революционное устройство, которое может обеспечивать быстрый и эффективный поток информации в квантовом интернете будущего. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Photonics.
Устройство представляет собой нанофотонный волновод из алмаза, в котором некоторые атомы углерода заменены атомами олова. Такая структура позволяет препятствовать декогеренции, когда квантовые свойства системы распадаются из-за воздействия с окружающей средой, например, с магнитными полями. При этом кубиты могут продолжать взаимодействовать с фотонами, которые проходят через оптоволокно и несут в себе информацию.
Оба требования были реализованы путем совместной интеграции в микрочиплет двух разных типов кубитов, один из которых берет на себя функцию сохранения квантовой информации, а другой — ее передачи. Кубит, представленный спином электрона, хорошо взаимодействует с окружающей средой, в то время как кубит из ядра олова этого не делает. Взаимодействие между электронным и ядерным спинами приводит к возникновению сверхтонких энергетических уровней, что важно для хранения и обработки квантовой информации.
В эксперименте устройство было интегировано с оптоволокном и успешно регистрировало до пяти последовательно проходящих фотонов. Таким образом, несколько микрочиплетов могут выступать в качестве узлов, открывая путь для создания масштабных квантовых сетей.
Ранее сообщалось, что ученым Института квантовой оптики Макса Планка и физикам-теоретикам Китайской академии наук впервые удалось создать супрамолекулярные комплексы, которые способы существовать только в ультрахолодных условиях — при температуре, равной 134 нанокельвинам выше абсолютного нуля. Они обладают уникальными характеристиками, позволяющими создавать материалы для отказоустойчивых квантовых вычислений.