Вчені створили оптико-механічну квантову пам’ять

Група вчених з Інституту Нільса Бора (Данія) повідомила про створення незвичайної квантової пам’яті — «квантового барабана». Це оптико-механічна пам’ять, яка запам’ятовує квантові стани фотонів у механічних (звукових) коливаннях керамічної мембрани – фактично барабана. Подібний пристрій може зіграти роль повторювача для передачі заплутаних квантових станів через мережу, зробивши квантовий інтернет реальністю.

«Квантовий барабан» є керамічною платівкою зі схожого на скло матеріалу. У ряді попередніх досліджень вчені довели, що спеціальним чином оброблена пластина кераміки дозволяє зберігати квантові стани лазерного променя (фотонів), що вдарив у неї. Чудесний не сам факт перетворення квантового стану світла у звук, а те, що квантове, по суті, пристрій представлено цілком відчутною деталлю — квантовий мікросвіт в цьому пристрої втілився на макрорівні, що цілком відчутний, а з цим вже можна і потрібно працювати.

Барабан зберігає квантовий стан до того моменту, коли його можна передати далі через мережу вже у вигляді фотонів. Це тимчасова пам’ять і вона категорично необхідна організації повторювачів. Адже нам добре відомо, що головна перевага квантових мереж зв’язку — це чутливість до перехоплення повідомлень. будь-яке перехоплення «заряджених» квантовим станом фотонів порушує ці стани і це є індикатором компрометації передачі. Якщо на магістралі встановити класичні повторювачі з переведенням «кубітів» у цифру і назад це дасть канал для витоку, адже цифру можна перехопити і це буде непомітно.

Чисто квантові повторювачі — це проблема сучасності та їх ще розвивати та розвивати, або пропонувати щось нове, наприклад, розроблені в Інституті Нільса Бора «квантові барабани». Без подібних пристроїв не варто навіть мріяти про всесвітнє квантове павутиння. Данці зробили певний крок у потрібному напрямку. У лабораторії в умовах кімнатної температури вони показали, що життя квантового сигналу в мембрані досягає 23 мс з ймовірністю ефективного вилучення 40 % для класичних когерентних імпульсів.

«Ми очікуємо, що зберігання квантового світла стане можливим за помірних кріогенних умов (T?10 К). Такі системи можуть знайти застосування в нових квантових мережах, де вони можуть служити як довгоживучі оптичні квантові накопичувачі, зберігаючи оптичну інформацію у фононному [звуковому] режимі», — пояснюють розробники у статті в журналі Physical Review Letters.