 |
|
Исследователи делают важный шаг к квантовому интернету
|
| Алмазный материал имеет большое значение для будущих технологий, таких как квантовый интернет. Специальные дефектные центры могут использоваться как квантовые биты (кубиты) и излучать одиночные световые частицы, называемые одиночными фотонами. Чтобы обеспечить передачу данных с приемлемыми скоростями связи на большие расстояния в квантовой сети, все фотоны должны собираться в оптических волокнах и передаваться без потерь. Также необходимо убедиться, что все эти фотоны имеют одинаковый цвет, т. е. одинаковую частоту. Выполнить эти требования до сих пор было невозможно. Исследователям из группы «Интегрированная квантовая фотоника» под руководством профессора доктора Тима Шредера из Университета имени Гумбольдта в Берлине впервые в мире удалось генерировать и регистрировать фотоны со стабильными частотами фотонов, испускаемых квантовыми источниками света, или, точнее, из азотно-вакансионных дефектных центров в алмазных наноструктурах. |
|
| Это стало возможным благодаря тщательному выбору алмазного материала; сложные методы нанопроизводства, осуществляемые в Объединенной лаборатории алмазной нанофотоники Института Фердинанда-Брауна, Института Лейбница для Hochstfrequenztechnik; и специальные экспериментальные контрольные протоколы. Комбинируя эти методы, можно значительно снизить шумы электронов, которые ранее мешали передаче данных, а фотоны излучаются на стабильной (коммуникационной) частоте. Кроме того, берлинские исследователи показывают, что текущие скорости связи между пространственно разделенными квантовыми системами в перспективе могут быть увеличены более чем в 1000 раз с помощью разработанных методов, что является важным шагом на пути к будущему квантового интернета. Ученые интегрировали отдельные кубиты в оптимизированные алмазные наноструктуры. Эти структуры в 1000 раз тоньше человеческого волоса и позволяют направленно передавать излучаемые фотоны в стеклянные волокна. |
| Однако при изготовлении наноструктур поверхность материала повреждается на атомарном уровне, а свободные электроны создают неконтролируемый шум для генерируемых световых частиц. Шум, сравнимый с нестабильной радиочастотой, вызывает флуктуации частоты фотонов, препятствуя успешным квантовым операциям, таким как запутывание. Особенностью используемого алмазного материала является относительно высокая плотность примесных атомов азота в кристаллической решетке. Возможно, они защищают квантовый источник света от электронного шума на поверхности наноструктуры. «Однако точные физические процессы необходимо изучить более подробно в будущем», — объясняет Лаура Орфал-Кобин, которая исследует квантовые системы вместе с профессором доктором Тимом Шредером. Выводы, сделанные на основе экспериментальных наблюдений, подтверждаются статистическими моделями и симуляциями, которые доктор Грегор Пиплоу из той же исследовательской группы разрабатывает и реализует вместе с физиками-экспериментаторами. |
| Источник |
