RW Space

Хранение и передача информации — фундаментальная часть любой вычислительной системы, и если мы собираемся извлечь выгоду из скорости и безопасности квантовых компьютеров и квантового Интернета, то нам нужно выяснить, как перемещать квантовые данные.

Один из подходов ученых к этому — использование оптической квантовой памяти или использование света для хранения данных в виде карт состояний частиц, и новое исследование сообщает о том, что физикам удалось успешное хранение и передача света с использованием квантовая памяти.

Исследователи не смогли передать свет очень далеко — всего на 1,2 миллиметра — но описанный процесс может стать основой квантовых компьютеров и систем связи будущего с квантовым питанием.

Чтобы добиться этого, ученые использовали ультрахолодные атомы рубидия-87 в качестве носителя света, показав высокий уровень как эффективности, так и срока службы — то, что физики всегда стараются максимизировать.

Сама легкая частица эффективно отображается в состояниях возбуждения среди электронов атома. Это формирует электронно-фотонное партнерство, называемое поляритоном, позволяя свету накапливаться в электронном гудении атома. Затем использовалась оптическая конвейерная лента для перемещения атомов с «грузом» света из одного места в другое.

«Мы сохранили свет, поместив его, так сказать, в чемодан, только в нашем случае чемодан был сделан из облака холодных атомов», — говорит физик Патрик Виндпассинджер из Университета Майнца в Германии. «Мы переместили этот чемодан на небольшое расстояние, а затем снова включили свет.

«Это очень интересно не только для физики в целом, но и для квантовой коммуникации, потому что свет не легко «уловить», и если вы хотите транспортировать его в другое место контролируемым образом, он обычно теряется».

Установка, которую придумали Виндпассинджер и его коллеги, показывает, что свет может переноситься с очень небольшим влиянием на его свойства, что очень важно, если вы хотите перемещать информацию из одной точки в другую.

Эта работа основана на аналогичном методе, известном как электромагнитно индуцированная прозрачность или EIT, где атомы могут использоваться в качестве хранилища для улавливания и отображения световых импульсов. Поскольку этот процесс обратим, световые импульсы можно будет получить снова в будущем.

Что нового здесь, так это то, что EIT адаптирована для перемещения света на расстояние, превышающее размер самого носителя информации. Свет не просто упаковывают в чемодан, а затем снова вытаскивают, он также перемещается — это нелегко сделать, избегая любого повышения температуры или каких-либо перемещений внутри носителя.

Как и следовало ожидать от такого рода инноваций, предстоит пройти долгий путь, прежде чем они станут практичными, и теперь исследователи хотят попытаться увеличить емкость хранения системы и расстояние, на которое ее можно переместить.

Исследование было опубликовано в Physical Review Letters.