Даже сегодня для быстрой передачи данных в телекоммуникационных сетях используются короткие световые импульсы. В сверхширокополосной технологии используются оптоволоконные линии связи, по которым информация может передаваться со скоростью света.
На стороне получателя переданная информация должна храниться быстро и без ошибок, чтобы ее можно было обрабатывать в электронном виде на компьютерах. Чтобы избежать ошибок передачи, каждый бит информации кодируется в относительно сильных световых импульсах, каждый из которых содержит по крайней мере несколько сотен фотонов.
В течение нескольких лет исследователи во всем мире работали над управлением такими сетями с одиночными фотонами. Кодирование одного бита на фотон не только очень эффективно, но и позволяет реализовать радикально новую форму обработки информации, основанную на законах квантовой физики.
Эти законы позволяют одиночному фотону кодировать не только состояния 0 или 1 классического бита, но также кодировать суперпозицию обоих состояний одновременно. Такие квантовые биты являются основой для квантовой обработки информации, которая может сделать возможными в будущем безоговорочно безопасную связь и сверхбыстрые квантовые компьютеры. Возможность сохранять и извлекать одиночные фотоны из квантовой памяти является ключевым элементом этих технологий, который интенсивно исследуется.Просто и быстро
Группа физиков под руководством профессоров Филиппа Трейтлейна и Ричарда Уорбертона из Базельского университета разработала особенно простую и быструю квантовую память, которая хранит фотоны в газе из атомов рубидия. Лазер контролирует процессы хранения и извлечения. Используемая технология не требует охлаждающих устройств или сложного вакуумного оборудования и может быть реализована в очень компактной установке.
Исследователи также смогли убедиться, что память имеет очень низкий уровень шума и подходит для одиночных фотонов.На шаг ближе к квантовому интернету«Сочетание простой установки, высокой пропускной способности и низкого уровня шума очень многообещающе для будущего применения в квантовых сетях», — говорит Яник Уолтерс, первый автор исследования.
Разработка таких квантовых сетей является одной из целей Национального центра компетенций в области квантовой науки и технологий (NCCR QSIT) и Рамочной программы ЕС по исследованиям и инновациям, которые профинансировали это исследование. В будущем квантовые сети могут привести к безоговорочно безопасной связи, объединению в сеть различных квантовых компьютеров и моделированию сложных физических, химических и биологических систем.