Быстрые и бесшумные: одиночные фотоны научились работать в команде

Исследователи из Института Вейцмана сделали важный шаг в области квантовой обработки информации. Учёные представили новый подход к синхронизации независимо сгенерированных фотонов, который может стать ключом к развитию многоквантовых состояний и их использованию в квантовой обработке информации.

Учёные использовали атомную квантовую память FLAME (Fast Ladder Memory), которая способна хранить квантовые состояния фотонов и сохранять информацию, которую они несут. Отмечается, что FLAME функционирует быстро и не создает шума, в отличие от стандартной квантовой памяти. Однако, квантовая память FLAME сохраняет информацию только на короткие промежутки времени.

Фотон 1 и фотон 2 генерируются в случайное время источником фотонов. Фотон 1 сохраняется в квантовой памяти с запоминающим импульсом, а фотон 2 поступает в линию задержки оптического волокна. В дальнейшем фотон 1 извлекается из памяти синхронно с фотоном 2. Таким образом, два фотона синхронизируются.

Именно благодаря скорости и отсутствию шума ученым удалось создать многоквантовые состояния. Такой подход обеспечивает возможность быстрой и бесшумной синхронизации фотонов, которые затем могут быть использованы для проведения квантовых расчетов.

Учёные достигли скорости синхронизации в более чем 1000 пар фотонов в секунду – это более чем в 1000 раз превышает результаты предыдущих экспериментов. Результаты открывают новые горизонты для изучения взаимодействия между многоквантовыми состояниями и атомами, что может способствовать прогрессу в квантовой обработке информации и системах квантовой оптики.