Нанофотонный резонатор может стать основой квантовых сетей

Нанофотонные резонаторы в качестве квантовых ящиков могут быть основой для создания квантового интернета, показали инженеры из Калифорнийского технологического института, сообщает 30 марта журнал phys.org.

Для изучения работы квантового ящика исследователи построили нанофотонный резонатор длиной около 10 микрон, содержащий ионы иттербия. В процессе работы резонатор захватывает фотон, испускаемый ионом, что позволяет измерить его квантовое состояние. А по состоянию фотона можно судить о квантовом состоянии иона.

Ионы иттербия способны сохранить свой спин в течение 30 миллисекунд. Этого достаточно для передачи информации.

«Это ион редкоземельного металла, который поглощает и испускает фотоны именно так, как нам нужно для создания квантовой сети. Это может стать основой технологии квантового интернета», — говорит Андрей Фараон, профессор прикладной физики и электротехники.

Напомним, для того чтобы работать, квантовая сеть должна быть способна передавать информацию между двумя точками без изменения квантовых свойств носителя информации.

Одна из современных моделей квантового передатчика работает следующим образом.

Один атом или ион является квантовым битом (или «кубитом»), хранящим информацию с помощью одного из своих квантовых состояний, например спина.

Чтобы считать эту информацию из атома (или иона) и передать ее в другое место, его возбуждают импульсом света в квантовом ящике. При возбуждении атом испускает фотон, спин которого согласован со спином атома. Затем фотон может передать информацию, хранящуюся в атоме в виде его спина, на большое расстояние по волоконно-оптическому кабелю.