Физики побили новый рекорд хранения кубита в кристалле памяти

Ученые из Женевского университета увеличили производительность системы хранения кубитов в кристалле в 40 раз. Результаты исследования публикует Quantum Information.

В рамках программы European Quantum Flagship ученым удалось увеличить продолжительность хранения кубита в кристалле до 20 миллисекунд. «Это мировой рекорд для квантовой памяти на основе твердотельной системы, в данном случае кристалла. Нам даже удалось достичь отметки в 100 миллисекунд с небольшой потерей точности», — объясняют ученые.

Ученые UNIGE использовали кристаллы, легированные определенными редкоземельными металлами (в данном случае европием). Они способны поглощать свет, а затем повторно излучать его. Кристаллы хранились при температуре –273,15°С (абсолютный ноль). Если я повысить хотя бы на 10°С термическое возбуждение кристалла разрушает запутанность атомов.

Ученые приложили к кристаллу небольшое магнитное поле в 0,001 Тесла и послали на кристалл интенсивные радиочастоты. Это повлияло на ионы европия и увеличило производительность системы хранения в 40 раз.

Развитию квантовых телекоммуникационных систем дальнего действия мешает одно ограничение. За пределами нескольких сотен километров фотоны теряются, а сигнал исчезает. При этом его нельзя скопировать или усилить, иначе он потеряет квантовое состояние, которое гарантирует конфиденциальность данных. Поэтому задача ученых состоит в том, чтобы найти способ его повторения без изменения, создавая «повторители», основанных на квантовой памяти.

Ранее, в 2015 году физикам удалось сохранить в кристалле кубит, переносимый фотоном, в течение 0,5 миллисекунды. Этот процесс позволил фотону передать квантовое состояние атомам кристалла перед исчезновением. Однако это явление длилось недостаточно долго, чтобы позволить построить более крупную сеть.