Ученые провели эксперименты по передаче квантовой информации

Две научные группы под руководством Микаила Лукина (Mikail Lukin) из Гарвардского университета и Алекса Кузмича (Alex Kuzmich) из Технологического института Джорджии (Georgia Institute of Technology) независимо друг от друга провели эксперименты по передаче квантовой информации из атомов к фотонам и обратно к атомам, используя схожие методы. Результаты экспериментов могут быть использованы для создания глобальных коммуникационных сетей и компьютеров, работающих на сверхвысоких скоростях

Обе группы использовали мощные лазерные импульсы для извлечения квантовой информации из группы атомов в отдельном фотоне. Данный фотон затем передается по обычному оптоволоконному кабелю, а потом квантовое состояние передается второй группе атомов.

Создание коммуникационной связи между группами атомов, выступающих в качестве ячеек «квантовой памяти», играет важную роль в построении сложных сетей, использующих такие свойства квантовой энергии, как переплетение (entanglement) и суперпозиция. Квантовые сети крайне чувствительны к интерференции, однако способны обеспечить защищенную коммуникацию и сверхбыстрые вычисления.

В обоих экспериментах использовались мощные лазерные лучи для возбуждения группы атомов рубидия и генерирования фотона, несущего квантовое состояние возбужденных атомов. Фотон затем передавался по оптоволоконному кабелю длиной около 100 м до другой группы атомов рубидия.

По словам Мэттью Айсамана (Matthew Eisaman) из гарвардской группы, важным этапом является выделение отдельного фотона из разнообразия лазерных импульсов. Для этого гарвардская группа использовала кристаллы для выделения фотонов на основе свойств их полярности, отражательной способности и поглощения.

Технология может привести к разработке протяженных оптико-квантовых коммуникационных каналов. Такие каналы способны обеспечить высокую защищенность данных, поскольку любая попытка подслушивания нарушит квантовую природу посылаемой информации.

На текущий момент фотоны, несущие квантовую информацию, до распада могут перемещаться по оптоволоконным кабелям лишь на десятки километров. При использовании «квантового повторителя», способного сохранять квантовую информацию фотона до повторения сигнала при пересылке, можно передавать квантовые данные на большие расстояния.

Эксперт по квантовым коммуникациям Билл Манро из исследовательской лаборатории компании Hewlett Packard говорит, что технология может также быть использована для создания квантового компьютера. Квантовые частицы могут находиться одновременно в нескольких состояниях, поэтому теоретически квантовый компьютер сможет выполнять миллиарды вычислений одновременно.

Однако обе группы ученых подчеркивают, что необходимо провести дальнейшие исследования, прежде чем результаты их экспериментов будут использованы в практических целях.

Айсаман говорит, что необходимо увеличить время хранения квантовой информации с миллионных долей секунды до тысячных. Только тогда станет возможным использовать ее в коммуникационных целях.

Кузмич из Технологического института Джорджии добавляет, что эксперименты являются важным шагом к созданию распределенных квантовых сетей, однако требуется много исследований и времени, чтобы реализовать это на практике.

CNews.ru