Хранение и передача информации — фундаментальная часть любой вычислительной системы. Квантовые компьютеры в этом не отличаются от обычных ПК. Если человек рассчитывает однажды воспользоваться всеми достоинствами скорости и безопасности квантовых сетей, нужно выяснить, как передавать квантовые данные.
Один из подходов ученых заключается в использовании оптической квантовой памяти или применении света для хранения данных в виде карт состояний частиц. В новом исследовании ученых Майнцского университета описана важная веха в этом направлении. Авторам удалось успешно сохранить и передать свет с использованием квантовой памяти. Об этом пишет Science Alert.
Расстояние передачи света пока невелико — всего 1,2 миллиметра. Однако этот процесс может лечь в основу будущих квантовых систем.
В своей работе исследователи использовали ультрахолодные атомы рубидия-87 в качестве носителя. Этот элемент обладает высокими эффективностью и сроком службы, которые квантовые физики стремятся максимизировать
Сама частица света отображается в состояниях возбуждения среди электронов атома. Элементарные возбуждения среды формируют поляритоны, позволяя свету накапливаться в электронном «шуме» атома. Для перемещения атомов с грузом света из одного места в другое использовался оптический ленточный конвейер.
«Мы упаковали свет в, так скажем, чемодан, только в нашем случае чемодан был сделан из облака холодных атомов, — пояснил физик Патрик Виндпэссинджер. — Мы передвинули этот чемодан на короткое расстояние и достали из него свет».
По словам специалиста, свет крайне сложно «поймать». Если его еще и нужно переместить, обычно это заканчивается «потерей багажа». Опыт Виндпассинджера и его коллег основан на предположении, что свет может переноситься с очень небольшим влиянием на его свойства, что очень важно при переносе информации из одной точки в другую.
Работа ученых строится на 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.
Эксперимент немецких ученых отличается от EIT. Последний адаптирован 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 чемодана. В дальнейшем исследователи намерены повысить вместимость своей системы и расстояние, на которое она может передавать информацию.
Это тоже интересно: