Німецькі вчені створили першу в світі квантову мережу

Колектив учених під керівництвом директора Інституту квантової оптики Макса Планка, професора Герхарда Ремпе, побудував першу елементарну квантову мережу. Вона складається з двох зв'язаних одноатомних вузлів, що передають квантову інформацію за допомогою когерентного обміну фотонами.

Стаття авторів роботи опублікована в журналі Nature. Її також можна знайти на сайті препринтів arXiv.org.

В одиночному атомі квантова інформація закодована в когерентній суперпозиції двох енергетичних рівнів. Коли атом у вузлі А під дією керуючого лазера випромінює фотон, інформація переходить в тип поляризації останнього. По оптичному волокну фотон досягає вузла Б, де когерентно поглинається переводячи атом-одержувач у квантовий стан, в якому спочатку перебував атом А. У підсумку, атом А перебуває в готовності до отримання наступного фотона, а атом Б здатний передати свою інформацію далі чи назад. Таке рішення підтримує нарощування мереж до довільних багатовузлових конфігурацій. Зчитування квантових станів вузлів виконується переведенням їх в поляризацію фотонів, що легко вимірюється інструментально.

Першою проблемою для експериментаторів стало утримання атома в пастці (порожнині з двома близько розташованими дзеркалами) - вона була подолана застосуванням лазерних променів, налаштованих так, щоб внесені ними обурення були мінімальні. Потім, була вирішена задача керованого випускання захопленим атомом одиночного фотона. І остаточно, вдалося показати, що система з атома в порожнині здатна служити інтерфейсом для зберігання інформації, закодованої в фотоні, і, після певного періоду зберігання, відсилати її з іншим поодиноким фотоном.

Дослідна установка складалася з двох таких систем, що представляють вузли мережі, вони були змонтовані в двох лабораторіях на відстані 21 м і з'єднані оптичним кабелем довжиною 60 м. Фактично, вперше в світі був реалізований квантовий зв'язок між масивними частинками на настільки великій дистанції.

Співавтор статті в квітневому номері журналу Nature, Стефан Ріттер, зазначає, що в експерименті такий далекий квантовий зв'язок створювався приблизно за мікросекунду і зберігався близько 100 мікросекунд. У далекій перспективі, на його думку, в подібну когерентну квантову систему може перетворитися і весь інтернет

Нагадаємо, в 2004 році японcкі вчені розробили технологію передачі запахів через інтернет.

За матералами: Компьютерное обозрение