Сконструирован нанокоммутатор, управляемый одиночным фотоном

Гарвардские физики сообщили в недавнем выпуске журнала Nature о сконструированных ими квантовых переключателях, которые могут приводиться в действие одиночными фотонами, – успех, открывающий перспективы создания высокозащищенных магистралей для «квантового Интернета».

«С технической точки зрения это примечательное достижение, – комментирует результат один из авиторов работы, профессор физики Михаил Лукин. – Концептуальная идея очень проста – довести обычный световой переключатель до абсолютного предела. Мы сделали это, использовав в качестве коммутатора одиночный атом, который, в зависимости от его состояния, способен запускать и прерывать поток фотонов и приводится в действие одиночным фотоном.»

В процессе изготовления квантового коммутатора исследователи сначала создавали нанофотонную цепь, которую можно было подключать к оптоволоконной сети. Поместив эту схему в вакуумную камеру они с помощью оптического «пинцета» – сфокусированных лучей лазера – захватывали одиночный атом, который охлаждался почти до абсолютного нуля и фиксировался на расстоянии в несколько сот нанометров от чипа. Бомбардирование атома микроволнами и лазерным излучением вводило его в состояние квантовой суперпозиции, т.е. он мог занимать множественные квантовые состояния, соответствующие включенному и выключенному режимам работы, одновременно.

«Это состояние суперпозиции, – объясняет Лукин – очень хрупкое – настолько, что один фотон, сталкиваясь с атомным коммутатором, изменяет его фазу.»

Ученый считает маловероятным, чтобы эта технология нашла применение в обычных десктопах: он считает, что такие коммутаторы станут элементами оптоволоконных сетей, использующих квантовую криптографию, причем, прототипы подобных сетей появятся уже в течение ближайших десяти лет.

Новая технология обладает потенциалом, позволяющим расширить масштабы действия квантовой криптографии с сегодняшних десятков до тысяч километров. Помимо того, она хорошо масштабируется и, в принципе, способна обеспечить размещение тысяч однофотонных коммутаторов в одной микросхеме.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI