Австралийцы создали прототип «квантового интернета» из элементов памяти на основе эрбия

Австралийцы создали прототип «квантового интернета» из элементов памяти на основе эрбия

Возможность составлять из отдельных квантовых компьютеров сложные сети упирается в необходимость удерживать квантовое состояние достаточно долгое время, превышающее время передачи сигнала. Австралийские ученые предложили использовать для этого элементы квантовой памяти на основе ионов эрбия, соединенных оптоволоконным кабелем. Время когеренции в такой системе составило более одной секунды, что на 4 порядка больше всех предложенных ранее вариантов. Работа опубликована в Nature Physics.

Любой компьютер, даже квантовый, в настоящее время не сможет реализовать весь свой потенциал, если он работает в одиночку. Объединение квантовых компьютеров в сети, информация внутри которых передается в виде световых пучков, может дать возможность для создания квантового интернета. Однако такая возможность упирается не столько в технические проблемы, сколько в фундаментальные физические. Для создания системы узлов, которыми являются элементы квантовой памяти, и каналов передачи информации между ними связана с необходимостью достаточно долго поддерживать когерентное состояние квантовых элементов. Управление квантовым состоянием при этом происходит с помощью оптического взаимодействия между отдельными фотонами и атомами. А время когеренции должно быть порядка времени передачи сигнала (то есть не меньше 100 миллисекунд).

В своей новой работе в качестве элемента такой сети элементов квантовой памяти физики предложили использовать ионы эрбия 167Er3+. Его квантовые свойства уникальны тем, что он работает в той же полосе, что и существующие сейчас оптоволоконные сети (в современных телекоммуникационных оптоволоконных сетях используется длина волны 1310 или 1550 нанометров, а основной оптический переход иона эрбия соответствует длине волны 1538 нанометров). Благодаря этому нет необходимости дополнительно преобразовывать сигнал при передаче между элементами. При этом устойчивость уровней сверхтонкого расщепления иона эрбия может достигать 23 дней. Разумеется, обладая такими свойствами, такой ион не мог не привлечь внимания исследователей, однако все предыдущие авторы пытались использовать для хранения информации сам оптический переход, а не расщепленные спиновые уровни. Поэтому эффективность таких устройств не превышала одного процента, а максимальное время хранения информации не превышало 50 наносекнд.

Состояние иона эрбия стабилизировалось кристаллической решеткой материала ионной ловушки Y2SiO5, в которую эрбий вводился в качестве допирующего элемента. Для увеличения времени жизни уровней сверхтонкого расщепления во время работы ученым пришлось использовать температуру не больше 3 кельвинов и магнитные поля до 7 тесла. Это позволило увеличить время жизни спинового состояния за счет подавления взаимодействий с другими электронами и с кристаллической решеткой материала ионной ловушки.

Таким образом, ученым удалось показать, что предложенный механизм с использованием ионов эрбия может быть использован для создания сетей из нескольких квантовых элементов памяти. Стоит отметить, однако, что сейчас работа таких устройств будет требовать очень низких температур и очень больших магнитных полей, что может заметно осложнить переход к их реальному использованию.

Недавно, используя элементы квантовой памяти на основе ионов рубидия, ученым удалось реализовать протокол прямой защищенной связи. Если все предложенные принципы работы таких сетей удастся совместить и реализовать при более приемлемых условиях, это может сильно приблизить действительное появление квантового интернета.

Александр Дубов

N+1

Похожие новости:
Разработан прототип электронной цветной бумаги
Физики из США создали прототип новой бумаги в электронном виде, производительности которой вполне достаточно для воспроизведения видео, а также работы с иными интерактивными материалами. Благодаря этому уже в течение ближайшего будущего будут разработаны очень гибкие и экономичные смартфоны и планшеты, сообщается ..
2012-11-3 936 1 Электроника
0
D-Wave Systems продали свой квантовый компьютер четвертого поколения
D-Wave Systems анонсировали выпуск коммерческой версии квантового компьютера четвертого поколения D-Wave 2000Q. Фирма также объявила первого покупателя нового устройства, которым стала специализирующаяся в области кибербезопасности компания TDS (Temporal Defense Systems).По сравнению с предыдущим ..
2017-01-29 7406 0 Электроника
0
Intel инвестирует в создание квантового компьютера
Компания Intel собралась инвестировать в создание квантового компьютера. Размер денежных вливаний составит 50 миллионов долларов. Об этом сообщается на сайте Организации прикладных исследований в Нидерландах. Разработкой квантового компьютера займутся специалисты Организации прикладных исследований и Делфтского технологического университета ..
2015-09-05 3269 0 Электроника
0
Intel инвестирует в создание квантового компьютера
Компания Intel собралась инвестировать в создание квантового компьютера. Размер денежных вливаний составит 50 миллионов долларов. Об этом сообщается на сайте Организации прикладных исследований в Нидерландах. Разработкой квантового компьютера займутся специалисты Организации прикладных исследований и Делфтского технологического университета ..
2015-09-06 3104 0 Электроника
1
Tilt Display: разработаны новые движущиеся 3D дисплеи
Имеется целый ряд различных дисплейных технологий, которые обеспечивают иллюзию «3D» изображения на «2D» экране. Команда исследователей во главе с «Бристольским университетом» открыла новый взгляд на вещи, создав «Tilt Display» — прототип экрана, разделённый на девять отдельных ..
2012-09-25 924 2 Электроника
0
Японцы создали очки-переводчик
Японская компания NTT DoCoMo на выставке CEATEC 2013 представила прототип "умных" очков, которые умеют распознавать и переводить текст в режиме реального времени. Пока гаджет "знает" четыре языка — английский, японский, китайский и корейский. Прибор окажется полезным ..
2013-10-1 1124 0 Электроника
0
Microsoft создала прототип распознающей жесты клавиатуры
Компания Microsoft создала прототип клавиатуры, распознающей базовые жесты рук. По замыслу разработчиков, устройство разнообразит и упростит методы ввода информации. О разработке, представленной на конференции Computer Human Interaction в Торонто, сообщило издание PC World. Прототип клавиатуры, созданный подразделением ..
2014-04-30 1013 0 Электроника
0
Физики создали программируемый квантовый компьютер на пяти кубитах
Физики из Объединенного Квантового Института (Мэрилендский Университет, США) впервые продемонстрировали пяти-кубитный масштабируемый квантовый компьютер. Устройство можно запрограммировать для выполнения любых традиционных квантовых алгоритмов. С описанием устройства можно ознакомиться в препринте, опубликованном на arXiv.org, кратко о работе ..
2016-08-07 1143 0 Электроника
0
IBM: создание квантового компьютера не за горами
Квантовые компьютеры смогут использоваться во многих сферах профессиональной деятельности - в науке, инженерных разработках, в медицине и сфере безопасности, пишет cominftech.ru. На текущий момент одной из важнейших проблем кубитов является их нестабильность - они изменяют свое состояние не только при непосредственном взаимодействии ..
2012-03-6 1076 0 Электроника
0
Samsung запатентовал аромасмартфон
Корейская компания Samsung запатентовала необычный телефон с ароматической функцией. Как стало известно, новый телефон будет иметь функцию распыления ароматических жидкостей. В мобильное устройство установлен специальный резервуар, куда можно заливать жидкость во время зарядки телефона. Каким ..
2012-08-13 822 0 Электроника
0
Лампочка-майнер биткоинов поступит в продажу до конца года
Компания BitFury представила прототип электрической лампочки, способной майнить биткоин. К устройству также будет подключен виртуальный биткоин-кошелек, на который будет отправляться вознаграждение за майнинг. На данный момент разработчики смогли создать всего несколько десятков ламп и планируют ..
2015-06-03 1436 0 Электроника
1
Швейцарские ученые создают микрочипы, имитирующие мозг
Швейцарские исследователи создали чипы, которые по способу обработки информации походят на головной мозг человека, сообщает telegrafist.net. Это приближает нас к разгадке тайны, как функционирует самый эффективный компьютер на планете. «Ученые из University of Zurich и ETH Zurich, совместно с коллегами из Германии и Соединенных ..
2013-07-24 881 0 Электроника
0
Квантовый интерфейс связал электроны и фотоны
Ученые разработали устройство, которое опосредует взаимодействие между фотонами и отдельными электронами. Это первый экспериментальный прототип квантового переключателя в кристалле, который может стать основой для разработки компьютерных квантовых сетей. Результаты работы были опубликованы в журнале Nature Nanotechnology. Исследователи ..
2016-02-10 1088 0 Электроника
1
Создан квантовый микрочип
Ученые создали многофункциональную фотонную микросхему, по словам ученых, она открывает путь для программируемого квантового процессора, сообщает «ВордАйти». Бристольская команда, впервые, показала, что квантовая цепь может быть сгенерирована и измерена полностью на крошечной кварцевой микросхеме. Они также использовали ту же самую ..
2011-12-13 1458 0 Электроника
2
Российская Luxoft купила производителя решений для «интернета вещей» Radius
Российская компания Luxoft приобрела американскую компанию Radius, разработчика решений в индустрии «интернета вещей» (устройств, подключенных к сети в автоматическом режиме). Об этом говорится в сообщении компании. Radius занимается производством мобильных, облачных, вычислительных решений в сфере «интернета вещей», ..
2014-10-15 791 0 Электроника
0