Появился способ создания квантовых сетей. Это шаг к интернету будущего и сверхмощным вычислениям

Инженеры Калифорнийского технологического института разработали подход к квантовому хранилищу данных, который может помочь проложить путь для разработки крупномасштабных оптических квантовых сетей.

Новая система основана на спинах ядра — это собственный момент импульса элементарной частицы. Такое коллективное колебание эффективно связывает несколько атомов в цепочки для хранения информации.

Авторы новой работы использовали квантовый бит (или кубит), изготовленный из иона иттербия (Yb), — это редкоземельный элемент, который также используется в лазерах. Исследователи внедрили ион в прозрачный кристалл ортованадата иттрия (YVO4) и манипулировали его квантовыми состояниями с помощью комбинации оптических и микроволновых полей. Затем команда использовала кубит из иона иттербия для управления ядерными спиновыми состояниями окружающих атомов ванадия в кристалле.

Устройство создали в Институте нанонауки Кавли в Калифорнийском технологическом институте, а затем протестировали при очень низких температурах в лаборатории.

Авторы придумали новый метод использования запутанных ядерных спинов в качестве квантовой памяти по аналогии с методами, используемыми в ядерном магнитном резонансе (ЯМР).

Особенность системы в том, что в ней заранее определено расположение атомов ванадия вокруг иттербиевого кубита в соответствии с кристаллической решеткой. Каждый кубит имел определенный регистр памяти, это значит, что в нем будет храниться одна и та же информация.

Это исследование, отмечают авторы, поможет создать основу для будущих квантовых сетей. Эти сети будут соединять квантовые компьютеры. Инженеры хотят создать связь между несколькими квантовыми компьютерами для обмена данными и совместной работы: такая система похожа на интернет. С помощью нее можно будет проводить вычисления, которые тяжело обрабатывать на одном квантовом компьютере.