Дослідники з Університету Базель зробили значний прорив у розробці квантових елементів пам’яті. Ці елементи пам’яті відіграють важливу роль у майбутньому квантових мереж, які забезпечать безпечну комунікацію та взаємопідключеність між квантовими технологіями. Дослідники, на чолі з професором Філіппом Тройтлайном, успішно побудували мікрофабрикований елемент пам’яті, який може бути масово вироблений, що є важливим кроком до практичної реалізації.
Квантові мережі ґрунтуються на елементах пам’яті для збереження та маршрутизації інформації за потребою. Для досягнення цього, дослідники використовували маленьку скляну клітку, що містить атоми свого роду як квантовий елемент пам’яті. Світлові частинки, відомі як фотони, є ідеальними для передачі квантової інформації. Однак виклик полягає в точному зберіганні квантового стану цих фотонів та перетворенні їх назад у їх початкову форму через певний час.
У попередньому експерименті дослідники продемонстрували успішне збереження фотонів за допомогою атомів рубідію в ручній скляній клітці. Однак, для задоволення вимог практичних застосувань, клітки повинні бути меншими і придатними до масового виробництва. Тройтлайн та його команда вирішили це, придбавши менші клітки з масового виробництва атомних годинників.
Для забезпечення достатньої кількості атомів рубідію для квантового зберігання, незважаючи на зменшений розмір клітки, дослідники застосовували різні стратегії. Вони нагрівали клітку до 100 градусів Цельсія, щоб збільшити паровий тиск, що дозволило більшій кількості атомів знаходитись у клітці. Крім того, було застосовано магнітне поле, що було в 10 000 разів сильніше за магнітне поле Землі, для зміщення рівнів атомної енергії, що сприяло квантовому зберіганню фотонів за допомогою лазерних променів. Ця техніка дозволяла зберігати фотони протягом приблизно 100 наносекунд, що еквівалентно відстані, подоланій вільними фотонами, у 30 метрів.
Вибуховий успіх був отриманий у вигляді мініатюрної квантової пам’яті для фотонів, що може бути масово виробленою. Тройтлайн підкреслює можливість виробництва приблизно 1000 екземплярів цих елементів пам’яті на одному кристалі. Хоча поточний експеримент включав сильно пригнічені лазерні імпульси, майбутні дослідження спрямовані на зберігання окремих фотонів з використанням цих мініатюрних клітинок.
Дослідники визнають необхідність подальшої оптимізації формату кліток для покращення тривалості зберігання фотонів, зберігаючи при цьому їхні квантові стани. Співпрацюючи з ЦМCЕМ у Невшателі, Тройтлайн планує покращити скляні клітини та дослідити зберігання окремих фотонів в їхніх мініатюрних елементах пам’яті.
Цей проривний розвиток приносить нас на крок ближче до реалізації повного потенціалу квантових мереж. З розвитком досліджень також зростає можливість впровадження квантової криптографії та взаємопідключення між квантовими комп’ютерами. Майбутнє несе великі обіцянки для цієї перетворюючої технології.
The source of the article is from the blog macholevante.com