Испанские учёные представили прототип гибридного квантового интернета

Сотрудники института ICFO сообщили о создании гибридной квантовой установки, состоящей из узлов разной природы.

В своей статье учёные института ICFO под руководством профессора Гуго де Ридматтена сообщили об успешном окончании тестирования установки гибридной квантовой связи. Они также продемонстрировали, как именно осуществляется фотонная связь между узлами разной природы, расположенными в соседних лабораториях.

Ключевые элементы квантовой связи

Ключевыми элементами квантовой связи являются сами носители информации — фотоны — и узлы обработки переносимой фотонами информации. Обычно они создаются из холодных атомарных газов или твёрдых материалов с использованием допанта. Хотя фотоны и зарекомендовали себя как идеальные носители информации, до сих пор существует неопределённость в отношении того, какие именно материалы следует использовать в качестве сетевых узлов.

Каждая система обеспечивает различные функциональные возможности. Поэтому и была предложена реализация гибридной сети, которая позволяет объединить лучшие функции различных систем.

Что сделали сотрудники ICFO?

Предыдущие исследования показали, что перенос квантовой информации между узлами из одинаковых компонентов является надёжным. Эксперимент сотрудников ICFO является первым случаем применения гибридной сети узлов.

В своей работе исследователи использовали два абсолютно разных вида узлов. Излучающий был охлаждённым лазером облаком атомов рубидия, а принимающий — кристаллом, легированным ионами празеодимия. Из холодного газа они смогли создать кубит, закодированный в фотоне с очень узкой пропускной способностью и с длиной волны 780 нм. Затем они преобразовали его в новый фотон с длиной волны в 1552 нм, чтобы продемонстрировать, что эта сеть может быть полностью совместима с современным телекоммуникационным С-диапазоном.

ICFO

Иллюстрация гибридной информационной сети с двумя квантовыми узлами, состоящими из охлаждённого лазером облака атомов рубидия (красное облако слева) и кристалла, легированного ионами празеодимия (белый куб справа)

После всех преобразований учёные послали фотон через оптический кабель из одной лаборатории в другую. Там длина волны фотона была изменена до 606 нм для корректного взаимодействия и передачи квантового состояния принимающему кристаллическому узлу. Он, в свою очередь, смог с очень высокой точностью сохранить квантовую информацию фотонного кубита приблизительно в течение 2,5 микросекунд.

Результаты

Результаты исследования показывают, что две очень разные квантовые системы способны связываться и взаимодействовать посредством единственного фотона. Профессор Гуго де Ридматтен говорит:

Возможность подключения квантовых узлов с очень разными функциональностями и возможностями, а также передача кубитов при помощи одиночных фотонов представляют собой важную веху в развитии гибридных квантовых сетей.

Новости квантового мира

Добавим, что IBM недавно объявила о создании прототипа 50-кубитного квантового компьютера. Компания также сообщила, что откроет платный доступ к 20-кубитному квантовому компьютеру в 2018 году.

Источник: Phys.org