Австрийские ученые создали прототип квантового роутера

Важную роль в квантовой коммуникации играет фактор длительности запутанного состояния, в котором находятся фотоны, поскольку он влияет на расстояние, которое могут пройти эти частицы. Системы квантовой связи осуществляют это при помощи прямых волоконно-оптических соединений, ограниченных из-за того, что волокна впитывают свет и, тем самым, разрушают запутанность. Создание квантового интернета, состоящего, по сути, из сети квантовых роутеров, требует наличия оборудования, способного хранить и отсылать запутанные частицы, пишет Science Alert.

Такую наномашину создали австрийские ученые под руководством Ральфа Ридингера. Она состоит из пары кремниевых резонаторов, работающих на основе электронно-лучевой литографии и плазменного реактивного ионного травления, то есть крошечных лучей, которые вибрируют, как гитарные струны. Для того чтобы машины могли сохранить квантовую информацию, лучи должны вибрировать с точной частотой.

Физики добились нужной частоты 5,1 ГГц, создав примерно 500 таких кремниевых резонаторов и протестировав каждый чип на наличие подходящей для него пары. Всего ученые обнаружили 5 пар. Их поместили в холодильник, охладив почти до абсолютного нуля и подключив друг к другу оптическим кабелем длиной 20 см, и добились от резонаторов нужной запутанности.

Хотя испытания проводились на расстоянии всего 20 см, ученые убеждены, что длину кабеля можно существенно увеличить. «Мы не видим никаких дополнительных ограничений, мешающих нам увеличить ее до нескольких километров и даже больше, — говорит Ридингер. — Представленная система напрямую масштабируется на большее число устройств и может быть интегрирована в реальную квантовую сеть».

Более того, ее можно модифицировать под сверхвысокие частоты и подключить к квантовым компьютерам, которые работают на них. «Сочетание наших результатов с оптомеханическими устройствами, способными переносить квантовую информацию с оптического области на микроволновую, может создать скелет для будущего квантового интернета при помощи сверхпроводящих квантовых компьютеров», — говорит Ридингер.

Руководитель группы ученых из Научно-технического университета Китая, Пан Цзяньвэй, надеется, что квантовая сеть коммуникации охватит ведущие страны мира уже к 2030 году. Впрочем, пока физики не уверены, что эта технология окажется экономически выгодной и востребованной.