В Калтехе разработали чип, хранящий квантовую информацию в виде фотонов

Эра квантовых компьютеров не за горами, и группа исследователей Калифорнийского технологического института разработала компьютерный чип, делающий ещё один шаг навстречу новой эпохе.

Традиционные компьютеры и прототипы квантовых хранят данные в виде бинарного кода. Однако, в отличие от обычных битов, которые могут принимать либо значение 0, либо 1, квантовые биты (кубиты) могут быть как 0 или 1, так и 0 и 1 одновременно.

Поскольку фотоны не имеют заряда и массы, они представляют собой исключительно безопасную и эффективную среду для хранения квантовых данных. Однако использование одиночных фотонов для подобного рода хранения и передачи данных оказалось затруднительным. Воссоздать же подобное на уровне чипа казалось невозможным, пока в Калтехе не придумали свой подход.

Их чип является самым маленьким в мире примером оптического устройства квантовой памяти. Он представляет собой модули памяти размером 700 нанометров на 15 микрон, что сопоставимо с размером красных кровяных клеток. Каждый модуль — это оптическая полость, выполненная из кристаллов, покрытых ионами редкоземельных металлов. Именно эти ионы позволили каждому модулю эффективнее поглощать фотоны, «закачиваемые» в модули через лазер.

Новая компьютерная эпоха

Во время предварительных тестов чипы смогли хранить данные в течение 75 наносекунд с 3% показателем отказа. Однако для того, чтобы быть жизнеспособным компонентом квантовой сети, чипы должны уметь хранить информацию в течение 1 миллисекунды. Это и является конечной целью учёных Калтеха. Однако команда всё же довольна проделанной работой, и как отметил Андрей Фараон, один из авторов исследования:

Подобное устройство является важнейшим компонентом для развития оптических квантовых сетей, которые могут быть использованы для передачи данных. Наша технология не только уменьшает размер квантовых запоминающих устройств, но и позволяет лучше контролировать взаимодействие отдельных фотонов и атомов.

Успехи в квантовом мире

Стоит отметить, что Калтех — не единственная организация, работающая над квантовыми технологиями. MIT предложил новый способ производства кубитов, исследователи EPFL изучают использование графена для конструкции квантового конденсатора, способного создавать более устойчивые кубиты. Учёные университета Южного Уэльса уже разработали совершенно новый вид кубита. Но, по некоторым слухам, впереди планеты всей в создании квантово-защищённого канала связи Китай.

Всё это демонстрирует тот факт, что будущее квантовых технологий не заставит себя долго ждать. А ближе познакомиться с такого рода компьютерами и понять, что же они собой представляют, можно, посмотрев это видео: