Исследователи из Кавендишской лаборатории Кембриджского университета совершили прорыв в области квантовых технологий, создав функциональный квантовый регистр с использованием тысяч атомов внутри полупроводниковой квантовой точки. Это открывает путь к созданию масштабируемых квантовых узлов, необходимых для построения полноценных квантовых сетей. Работа опубликована в журнале Nature Physics.
Квантовые точки — это наноструктуры, обладающие уникальными оптическими и электронными свойствами благодаря квантовомеханическим эффектам. Они уже применяются в дисплеях, но для квантовых коммуникаций их основное преимущество заключается в способности излучать одиночные частицы света фотоны. Однако для полноценной работы квантовых сетей требуются не только источники фотонов, но и стабильные кубиты (квантовые единицы информации), способные хранить и обрабатывать информацию.
В новой работе ученые использовали атомы внутри квантовой точки для создания многочастичного квантового регистра, способного надежно хранить информацию. Совместно с коллегами из Университета Линца исследователи привели 13 тысяч атомных ядер в особое запутанное состояние, известное как “темное состояние”. Оно минимизирует взаимодействие с окружающей средой, что повышает стабильность системы.
Эксперименты показали, что созданная система демонстрирует точность хранения информации на уровне 69%. Это значительный шаг вперед в использовании квантовых точек в качестве масштабируемых квантовых узлов.
“Наш прорыв демонстрирует, как квантовая оптика может трансформировать квантовые устройства”, — отметил ведущий автор исследования профессор Мете Ататюре.
Следующая цель команды — увеличить время хранения квантовой информации до десятков миллисекунд, что позволит использовать квантовые точки в качестве промежуточных квантовых запоминающих устройств в квантовых ретрансляторах. Это критически важно для объединения удаленных квантовых компьютеров в единую сеть.
Ранее был найден новый способ стабилизации квантовых систем.