| 0 |
|
Одна из перспективных концепций квантовых сетей предусматривает использование как фотонов, так и атомов. Первые служат для переноса квантовой информации на большие расстояния, а вторые — в качестве узлов (квантовой памяти и процессоров), так как обеспечивают большой период сохранности состояния кубита.
Но для одновременного применения обоих типов частиц требуется переносить квантовые состояния между одиночными атомами и фотонами. Для этого, в свою очередь, необходима высокая степень контроля за процессами поглощения и эмиссии.
Добиться полного совмещения атомных и фотонных состояний сложно, поэтому подобные преобразования страдают от низкой эффективности — обычно в более, чем 90% случаев переноса состояния не происходит.
В новой статье, опубликованной в Nature Communications, группа исследователей из Университета Саарланда рассказала об эксперименте, в ходе которого было продемонстрировано преобразование фотон-атомных состояний с достоверностью более 95%. Достигнутое улучшение является важным шагом на пути к созданию крупномасштабных квантовых сетей.
Протокол эксперимента состоял из переноса состояния поляризованности лазерного фотона на базовое состояние иона кальция. Для того, чтобы реализовать это, ученые вводили ион кальция в режим квантовой суперпозиции, в котором одновременно были заняты два атомных уровня.
При поглощении кванта с длиной волны 854 нм происходила передача иону поляризационного состояния фотона. Атом кальция переходил на базовый энергетический уровень с излучением одиночного фотона на длине волны 393 нм. Детектирование этого фотона свидетельствовало об успешном переносе состояния фотона на атом.
Немецкие физики смогли показать, что их метод дает очень высокую достоверность (95-97%) при использовании различных атомных состояний и, как линейной, так и круговой поляризации. По их мнению причина столь значительного улучшения главным образом кроется в последнем шаге — детектировании 393-нанометрового фотона.
«Мы сделали достоверность переноса состояния независимой от его вероятности, — поясняет один из авторов работы, Кристоф (Christoph Kurz). — Имея такой упреждающий сигнал (фотон 393 нм) мы можем отличать успешные события от неудачных, и, таким образом, продолжать обработку квантовой информации при каждом успешном переносе».
Исследователи собираются расширить свою схему на пару перепутанных фотонов. В таком сценарии два иона в разнесенных на большое расстояние ловушках будут поглощать по одному из перепутанных фотонов, происходящих из источника спонтанной параметрической конверсии с понижением частоты. Детектирование двух фотонов 393 нм в этом случае возвещало бы о перепутывании двух пространственно разнесенных ионов.
«В будущем мы хотим совместить квантовые сети с локальной обработкой квантовой информации. Перепутывание ионов в удалённых ловушках является важной предпосылкой для достижения этого», — заявил Курц.
Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365
| 0 |
|
