Группа ученых из Института квантовой оптики Макса Планка, Германия, возглавляемая доктором Герхардом Ремпе (Gerhard Rempe), разработала, сделала и показала работоспособность устройства долгого хранения фотонных кубитов, основой которого является единственный атом, заключенный в ловушку специального оптического резонатора. Время надежного хранения квантовой инфы, носителем которой является фотон света, составляет порядка 100 миллисекунд, и такового времени уже полностью довольно для сотворения глобальных квантовых коммуникационных сетей, связывающих самые удаленные точки на земном шаре.
Фотоны света являются безупречными носителями квантовой инфы, но их передача на огромные расстояния связана с рядом проблем, чем больше расстояние передачи, тем наименее действенной и наименее надежной становится она из-за растущих утрат. Для предотвращения утрат квантовой инфы быть может применено явление прямой квантовой телепортации меж 2-мя примыкающими узлами сети. При всем этом, в особом устройстве создаются два запутанных фотона, один из которых отчаливает в сторону получателя, а 2-ой должен храниться на стороне отправителя все то время, пока 1-ый фотон не достигнет точки предназначения. И если разглядеть две самые удаленные точки на земном шаре, то время хранения 1-го из запутанных фотонов обязано быть не наименее 66 миллисекунд.
В 2011 году группа доктора Ремпа разработала технологию хранения фотонного кубита с помощью единственного атома, помещенного в центр оптической впадины. Эта впадина формируется с помощью 2-ух качественных зеркал, а в ее объеме возникает оптическая стоячая волна, удерживающая атом. Когда фотон-кубит, находящийся в состоянии квантовой суперпозиции его поляризации, поглощается сиим атомом, атом также перебегает в состояние суперпозиции и становится запутанным с фотоном, который {перемещается} в сторону получателя по обыденным оптоволоконным линиям. И главной задачей, стоящей перед учеными, было сохранение квантового состояния атома в течение очень вероятного времени. Отметим, что во время прошлых тестов, время сохранения квантового состояния атома ограничивалось сотками микросекунд.
Главной помехой снаружи, которая разрушает квантовое состояние атома-хранилища, является переменное магнитное поле из окружающей среды. Для противодействия воздействию наружных магнитных полей ученым пришлось сделать несколько мер и прибегнуть к определенным уловкам. Сходу опосля передачи квантовой инфы от фотона к атому, квантовое состояние атома искусственно меняется с 1-го вида на иной за счет использования пары лучей лазерного света, которые инициируют так именуемый Рамановский переход. Находящийся во «вторичном» квантовом состоянии атом в 500 раз наименее чувствителен к колебаниям магнитных полей.
Таковой подход дозволил сходу получить время хранения квантовой инфы, равное 10 миллисекундам, в течение которых квантовое состояние поглощенного фотона и вторичного фотона, излученного атомом, будут полностью схожи с вероятностью 90 процентов. Не считая этого, время хранения квантовой инфы было увеличено еще в 10 раз за счет использования эффекта «спин-эха». Этот эффект дозволяет опять поменять вид квантового состояния атома-хранилища, и делается это действие примерно на середине промежутка времени хранения инфы.
«Наша работа дозволила сделать одну из 2-ух частей, нужных для сотворения глобальных квантовых коммуникационных сетей — устройство долгого хранения фотонных кубитов» — ведает Мэттиас Кербер (Matthias Korber), один из исследователей, — «Сейчас нам осталось решить делему надежной передачи фотонов-кубитов на огромные расстояния, но это востребует, без колебаний, проведения довольно сложных, долгих исследовательских работ и тестов».
Источник:
