Ученые создали оптико-механическую квантовую память, которая может стать основой квантового Интернета

Группа ученых из Института Нильса Бора (Дания) объявила о создании необычной квантовой памяти - "квантового барабана". Это оптико-механическое устройство сохраняет квантовые состояния фотонов в колебаниях керамической мембраны - по сути, в барабане. Этот барабан может использоваться в качестве повторителя для передачи запутанных квантовых состояний через сеть, делая квантовый интернет реальностью.

"Квантовый барабан" представляет собой керамическую пластину из материала, похожего на стекло. В предыдущих исследованиях ученые установили, что специально обработанная керамическая пластина способна сохранять квантовые состояния фотонов, попадающих на нее. Удивительно не только преобразование квантовых состояний света в звуковые (фононы), но и то, что квантовое устройство представлено таким осязаемым элементом - квантовый микромир воплощен на макроуровне, что позволяет с ним работать.

Барабан сохраняет квантовое состояние до момента передачи его в виде фотонов. Это временная память, необходимая для организации повторителей. Известно, что главное достоинство квантовых сетей связи - их чувствительность к перехвату сообщений. Любое вмешательство в передачу "заряженных" квантовым состоянием фотонов нарушает их, что является индикатором компрометации передачи.

Чисто квантовые повторители представляют собой проблему, и их разработка или предложение чего-то нового, например, "квантовых барабанов", являются важным шагом в развитии квантовых сетей связи. Без таких устройств невозможно представить себе всемирную квантовую сеть. Датчане сделали уверенный шаг вперед, демонстрируя в лаборатории при комнатной температуре, что время жизни квантового сигнала в мембране достигает 23 мс с вероятностью эффективного извлечения 40% для классических когерентных импульсов.

"Мы ожидаем, что хранение квантового света станет возможным при умеренных криогенных условиях (T≈10 К). Такие системы могут найти применение в новых квантовых сетях, где они могут служить в качестве долгоживущих оптических квантовых накопителей, сохраняя оптическую информацию в звуковом режиме", - поясняют разработчики в статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters.