Разработан прототип "гибридного" квантового интернета

Специалисты испанского исследовательского института ICFO сообщили о создании элементарной «гибридной» квантовой сети и продемонстрировали фотонную квантовую связь между двумя узлами, расположенными в разных лабораториях, при помощи единственного фотона в качестве носителя информации.

Ключевым элементом квантовой информационной сети являются узлы обработки информации, созданные из холодных атомарных газов или легированных твердых тел, и частицы, переносящие информацию. Фотоны в качестве носителей информации практически идеальны, но у ученых нет уверенности в том, какой материал лучше применять для узлов, поскольку каждая система обладает своей функциональностью. Поэтому было предложено использовать гибридные сети, которые возьмут все самое лучшее от разных систем.

В прошлом исследования уже доказали возможность надежного переноса квантовой информации между идентичными узлами, но впервые он был достигнут при помощи гибридных узлов. По словам одного из участников эксперимента, Николаса Маринга, «это как будто узлы говорят на двух разных языках. Для того чтобы коммуницировать, необходимо конвертировать свойства фотона так, чтобы он мог эффективно переносить информацию между этими узлами».

В данном случае, исследователи использовали два совершенно разных квантовых узла: излучающий был охлажденным лазером облаком атомов рубидия, а принимающий — кристаллом, легированным ионами празеодимия. Из холодного газа они создали кубит, закодированный в фотоне с длиной волны 780 нм. Затем преобразовали длину волны фотона в 1552 нм, чтобы продемонстрировать, что эта сеть полностью совместима с современным телекоммуникационным С-диапазоном. Впоследствии они послали его через оптический кабель из одной лаборатории в другую. Там длина волны фотона была преобразована в 606 нм, чтобы корректно передать квантовое состояние узлу. Кристалл сохранил квантовую информацию приблизительно в течение 2,5 микросекунд, сообщает Phys.org.

Результаты этого исследования показывают, что две очень разных квантовых системы могут соединяться и коммуницировать посредством единственного фотона. «Имея возможность соединить квантовые узлы с очень разной функциональностью и возможностями и передавать между ними квантовые биты посредством отдельных фотонов является важным достижением в развитии гибридных квантовых сетей», — убежден профессор Гуго де Ридматтен.