Вченим вдалося зв'язати дві клітинки квантової пам'яті через 50-кілометровий оптичний кабель

Feb 28 8:00 2020 Друк цієї статті

Для реалізації заплутування квантової пам'яті на великих відстанях вченим довелося знайти шляхи вирішення цілого ряду складних проблем, тим не менш, у даної технології є і ряд інших проблем, які вченим ще належить вирішити, перш ніж цю технологію можна буде використовувати в практичних цілях.

Зазначимо, що вчені вже досить давно працюють над створенням так званого "квантового Інтернету", аналога існуючої глобальної мережі, але набагато більш захищеного і безпечного. Одним із шляхів реалізації є використання квантових ключів, які дозволяють абонентам на кінцях комунікаційної лінії дізнатися про факт стороннього втручання в процес обміну інформацією. Для цього потрібне проведення вимірювань квантового стану фотонів світла, є носіями квантових ключів, цей стан може бути порушений через втручання несприятливих факторів навколишнього середовища, що робить даний метод не дуже практичним.

Іншим підходом до створення квантового Інтернету є використання заплутаних часток для формування мережі. І у цього підходу також є свої проблеми та труднощі в реалізації, квантові частинки переносять стан квантової заплутаності, також дуже чутливі до навколишнього середовища і мають короткий час існування, протягом якого зберігається їх квантова природа.

Тим не менш, незважаючи на наявні проблеми, квантові технології поступово рухаються вперед. Група китайських дослідників, про яку йшлося на початку, спочатку успішно заплутала осередку квантової пам'яті, які знаходилися в двох різних будівлях, розділених відстанню в 20 кілометрів. Пізніше цей експеримент був спрощений, комірки пам'яті знаходилися в одній лабораторії, а їх заплутування проводилося за допомогою бухти оптоволоконного кабелю, довжина якого перевищувала 50 кілометрів.

У першому експерименті використовувалося маленьке хмару атомів, які всі були поміщені в певний квантовий стан, укладену в порожнині спеціальної оптичної западини. Це дозволяло атомів взаємодіяти з фотонами світла, за допомогою яких здійснювалися операції читання і запису інформації. При запису інформації хмару атомів випромінювало фотон світла, що говорило про успішне виконання цієї операції.

Випромінений фотон світла має певну поляризацію, в якій відбивається колективний стан атомів хмари і це можна використовувати для заплутування однієї комірки пам'яті (хмари атомів) з іншого. Для того, щоб цей фотон міг пройти через оптоволокно великої довжини, не исказившись і не розгубивши укладену в ньому квантове "вміст", його довжина хвилі була змінена за допомогою спеціального пристрою. Ефективність такого процесу виявилася не дуже високою і склала всього 30 відсотків на дистанції 20 кілометрів.

У другому експерименті в якості осередків квантової пам'яті використовувалися вже фотони світла, які заплутувалися один з одним через оптоволокно, завдовжки до 50 кілометрів.

На жаль, поки ще ні одна з технологій, про які йшлося вище, не здатна забезпечити створення квантового Інтернету. Тим не менш, обидва експерименту є досить вагомими кроками, які наближають вчених до їх кінцевої мети.