Разработан первый чип оптической квантовой памяти

Давнюю цель инженеров и физиков — использовать для хранения и передачи данных индивидуальные фотоны — удалось реализовать в Калифорнийском технологическом институте (Калтех). Об этом исследовании сообщается в августовском онлайновом выпуске журнала Science.

Созданный в Калтехе чип аналогичен традиционной микросхеме памяти в том, что также хранит информацию в двоичном коде. Однако новый чип использует для записи не миниатюрные электрокоммутаторы, а квантовые свойства индивидуальных элементарных частиц (фотонов), такие как поляризация и орбитальный момент вращения. Их фундаментальная особенность заключается в том, что они могут пребывать в разных состояниях одновременно, и это открывает новые возможности для безопасного и эффективного хранения данных.

Команда доцента прикладной физики и материаловедения Андрея Фараона (Andrei Faraon) создала модули квантовой памяти на базе оптических полостей в кристаллах, легированных ионами редкоземельных элементов.

Каждый модуль напоминает миниатюрный беговой трек габаритами 700 нм на 15 мкм. После охлаждения модуля до температуры всего на полградуса выше абсолютного нуля, каждый фотон падающего на него лазерного излучения эффективно поглощается редкоземельными ионами полости.

Захваченные фотоны высвобождались спустя 75 нс. Проверка показала, что в 97% случаев эти фотоны сохраняли записанную на них информацию.

В дальнейшем разработчики рассчитывают увеличить длительность и эффективность квантового хранения информации. Для использования в коммерческих квантовых сетях протяженностью в сотни километров такие чипы должны надёжно сберегать данные на протяжении хотя бы одной миллисекунды. Также в планах интеграция квантовой памяти в более сложные схемы.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365