Получена первая частотная гребёнка на чипе из перепутанных кубитов

Международная команда учёных на базе канадского института INRS (Institut National de la Recherche Scientifique) разработала микросхему, которая генерирует многие частоты с помощью квантовой системы, выдающей перепутанные по времени (time-bin) кубиты.

Это особенно стабильная и практичная форма перепутывания фотонов, на которую, в отличие от перепутывания поляризаций, не влияют волноводы и другие оптические компоненты. Такие кубиты не нуждаются в сложном оборудовании для поддержания их квантового состояния и позволяют передавать квантовую информацию на более длинные расстояния.

Новое устройство создает перепутанные кубиты в полосе частот традиционных телекоммуникаций, что делает его привлекательным для многоканальных квантовых коммуникаций и мощных квантовых компьютеров.

«Преимущества нашего чипа в том, что он компактный и дешёвый, а также работает со многими каналами», — заявил Майкл Куэ (Michael Kues), сотрудник INRS.

Вместе с коллегами он получал и перепутывал кубиты, посылая два коротких лазерных импульса в интерферометр, устройство, которое направляет лучи света по разным траекториям и затем соединяет их, генерируя двойные импульсы. Для получения разных частот импульсы пропускали через микрокольцевой резонатор. Он образовывал пары фотонов на серии дискретных частот, используя спонтанное волновое смешивание, то есть создавал частотную гребенку.

Куэ отмечает, что созданный ими чип может улучшить распределение квантовых ключей, процесс, позволяющий обеспечить практически абсолютную защиту от взлома пересылаемой информации.

«В будущем ваш компьютер может иметь как квантовые, так и классические возможности, — полагает Роберто Морандотти (Roberto Morandotti), руководивший группой разработчиков чипа. — Квантовая часть будет использоваться только для решения особых проблем, сложных для классических компьютеров».

Представят своё устройство ученые в начале июня, на конференции по лазерам и электрооптике CLEO в Сан-Хосе (штат Калифорния).

В настоящее время, группа работает над интеграцией лазеров, интерферометра и микрокольцевого резонатора в стандартный фотонный чип. Это позволит конструировать логические элементы для манипулирования квантовым состоянием и увеличивать степень перепутывания (связи) между частицами.