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:
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 1993 2 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 2338 0 Электроника
4
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 1925 1 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 1884 0 Электроника
0
Модульный смартфон Project Ara выйдет в 2015 году
Модульный смартфон Project Ara, разработку которого ведет компания Google, будет готов к поступлению в продажу в начале 2015 года. Работающий прототип аппарата при этом Google рассчитывает получить уже в марте 2014 года. 15-16 апреля компания проведет в калифорнийском ..
2014-03-04 2690 0 Электроника
0
Создан прототип крупнейшего в Европе суперкомпьютера
Российская академия наук и ее партнеры в ближайшее время получат созданный в Межведомственном суперкомпьютерном центре (МСЦ) РАН прототип крупнейшего в Европе суперкомпьютера мощностью 10 петафлопс и производительностью 523,8 терафлопса. Об этом рассказали в Москве представители МСЦ и компании Intel, на сопроцессорах которой работает ..
2013-04-8 1812 2 Электроника
0
Samsung показала первый планшет, работающий на Windows 8
13-го сентября 2011-го стартовала конференция разработчиков «BUILD», организатором которой является компания «Microsoft», сообщает «ВордАйти». На данной конференции особое внимание уделялось новой операционной системе «Windows 8». Несколько источников сообщили, что компания «Samsung» представила ..
2011-10-1 2611 0 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 2432 0 Электроника
0
Intel разработала прототип сенсорного ультрабука
Компания Intel на выставке CeBIT в Ганновере показала прототип компактного ноутбука-"ультрабука" с сенсорным экраном, сообщает техноблог Engadget. Экран компьютера является емкостным. В нем применяется технология "мультитач" - он распознает до десяти одновременных касаний. Диагональ экрана составляет 13,3 дюйма, а разрешение ..
2012-03-10 2520 0 Электроника
2
Microsoft применила игровые визуальные эффекты
В январе 2013 г. на выставке CES представители Microsoft Research «подразнили» всех присутствующих своей идеей об «IllumiRoom», которая предполагает создание проецирующего изображения вокруг экрана телевизора с целью усиления видеоигр дополнительными визуальными эффектами.К сожалению, компания не предложила вниманию ..
2013-05-3 1534 0 Электроника
0
Россия выпустит свои материнские платы
ЗАО «МЦСТ» объявило о начале опытного производства компактных материнских плат «Монокуб-М» на базе первых отечественных двухъядерных микропроцессоров «Эльбрус-2СМ».Чипы «Эльбрус-2СМ» изготавливаются российской компанией «НИИМЭ и Микрон» с применением 90-нанометровой технологии. Эти процессоры, представляющие собой переработанный вариант ..
2014-12-28 4818 0 Электроника
4
IPad от Apple: устройству исполняется ровно 2 года
Ровно 2 года назад в этот день соучредитель компании «Apple» Стив Джобс вышел на сцену, чтобы представить то, что до того дня было пожалуй одним из наиболее распространённых слухов, касаемых нового устройства компании, сообщает «АйтиХак». В этот день в 2010-ом ..
2012-01-30 1846 0 Электроника
0
Samsung идет по пятам iPad
«Samsung Electronics», крупнейший конкурент «Apple» на рынке планшетников, типа «iPad», обновляет свою серию, чтобы добавить функцию, которая будет работать, как универсальный пульт дистанционного управления для TV, сообщает «TG Daily». Память на «Galaxy Tab 2» будет также в мелких ..
2012-04-12 2295 0 Электроника
0
Микрон предлагает Роснано совместный проект
«Микрон» выступает с инициативой совместного с «Роснано» приобретения технологий по производству 65-нм и 45-нм микросхем, сообщил генеральный конструктор «НИИМЭ и Микрон» Геннадий Красников. Он считает, что эти технологические нормы придут на смену наиболее распространенным в настоящее время 90-нм микросхемам. На заводе ..
2012-01-31 2016 0 Электроника
0
Google назвала дату выхода модульного смартфона
Модульный смартфон Project Ara, разработку которого ведет компания Google, будет готов к поступлению в продажу в начале 2015 года. Об этом, ссылаясь на представителей Google, сообщает Time. Работающий прототип аппарата при этом Google рассчитывает получить уже в марте 2014 ..
2014-02-28 3334 0 Электроника
0