25 Jul 2024
Немецкие физики смогли создать мультиплексную атомно-фотонную запутанность с эффективностью генерации-обнаружения около 90 процентов. Для этого ученые использовали оптический пинцет, чтобы разместить атомы в двумерном массиве в оптической решетке, и облучали их один за другим при помощи лазера в резонаторе Фабри — Перо. Результаты опубликованы в журнале Science.
Квантовые вычисления и квантовые компьютеры имеют огромный потенциал для решения задач, недоступных обычным компьютерам. Однако масштабирование таких систем до многих кубитов остается сложной задачей из-за потерь в оптических системах связи и неустранимых ошибок. Одним из решений может быть разработка квантовой сети, состоящей из небольших квантовых регистров, содержащих вычислительные кубиты, которые обратимо связаны с коммуникационными кубитами. Это позволит преодолеть потери и ошибки благодаря мультиплексному квантовому протоколу, включающему повторители и механизмы исправления квантовых ошибок.
Группе ученых под руководством Герхарда Ремпе (Gerhard Rempe) из Института квантовой оптики Общества Макса Планка удалось создать подобный регистр. Для этого ученые охлаждали лазером атомы рубидия-87 (87Rb) и размещали их при помощи оптического пинцета в узлах решетки оптической ловушки. Физикам удалось размещать и контролировать таким образом до шести атомов рубидия, что существенно больше, чем в предыдущих экспериментах. Оптическая решетка была организована внутри резонатора Фабри — Перо. При помощи лазера физики создавали начальное состояние и когерентное возбуждение атомов. Рожденные фотоны, покидающие резонатор, проходили через оптическую систему и регистрировались при помощи сверхпроводящих нанопроволочных однофотонных детекторов.
В результате ученым удалось создавать и регистрировать фотоны, квантово-запутанные с атомами. При этом за счет увеличения количества атомов вероятность зарегистрировать хотя бы один запутанный фотон выше, чем у одиночных кубитов. Физикам удалось достичь стабильной эффективности генерации-обнаружения на уровне 90 процентов.
Ученые отмечают, что их подход может быть масштабирован до систем из многих атомов. Это увеличит вероятность генерации-обнаружения и повысит надежность работы квантового регистра.
Физики продолжают исследовать возможность создания устойчивых квантовых сетей для распределенных квантовых вычислений. Например, недавно ученые показали, что можно реализовать квантовые облачные вычисления, объединив фотоны с ионами.
Источник: N+1
Фото: Lukas Hartung et al. / Science, 2024
19 декабря 2023 года Международный институт развития научного сотрудничества «МИ ...
14 и 15 ноября в отеле «Националь» в Москве проходит III Международный форум «СМ ...
30 октября 2023 Центр научно-аналитической информации Института востоковедения Р ...
С 18 по 20 октября в Казани пройдет шестой международный «Медиафорум-2023: свобо ...
10-11 октября в Белграде прошла IX Международная встреча интеллектуалов на тему ...
Президент Международного Института Развития Научного Сотрудничества
Российский политолог, историк, публицист.
Доктор политических наук, профессор МГИМО
Генеральный директор Международного Института Развития Научного Сотрудничества
Научный руководитель Международного Института Развития Научного Сотрудничества
Доктор исторических наук.
Профессор
Председатель Попечительского совета Международного Института Развития Научного Сотрудничества
Доктор исторических наук, профессор, член-корреспондент РАН. Директор Института востоковедения РАН. Член научного совета Российского совета по международным делам.
Заместитель Председателя Попечительского совета Международного Института Развития Научного Сотрудничества
Доктор исторических наук.
Профессор кафедры стран постсоветского зарубежья РГГУ, профессор факультета глобальных процессов МГУ им. М.В. Ломоносова.