Новий пристрій на кремнії дозволяє квантовим комп’ютерам спілкуватися на великі відстані, відкриваючи шлях до справжнього квантового інтернету.
Квантовий переклад без шуму
Головною проблемою побудови квантових мереж була необхідність перетворювати мікрохвильові сигнали на оптичні, здатні передаватися оптоволокном, і при цьому зберігати крихкі квантові стани. Як пояснив автор дослідження Мохаммад Халіфа, “це все одно, що знайти перекладача, який правильно перекладає майже кожне слово, зберігаючи повідомлення недоторканим”. Пристрій команди з Університету Британської Колумбії досягає конверсії до 95% сигналу, майже не створюючи фонових шумів, що руйнують заплутаність частинок.
Як працює квантовий перетворювач
Квантові комп’ютери оперують мікрохвильовими сигналами. Але для зв’язку між містами інформацію потрібно “упакувати” в оптичні фотони. Цей перехід зазвичай призводить до втрати когерентності – основи квантової переваги, яку Ейнштейн називав “моторошною дією на відстані”. Розроблений мікрохвильово-оптичний перетворювач фотонів підтримує заплутані стани, що робить його критичним компонентом майбутніх квантових мереж.
Основою технології є кремнієвий чіп із навмисно створеними магнітними дефектами. “Коли мікрохвильові та оптичні сигнали точно налаштовані, електрони у цих дефектах перетворюють один сигнал на інший без поглинання енергії”, — пояснив Джозеф Салфі, старший автор проєкту.
Практичність і перспективи
На відміну від багатьох попередніх прототипів, цей перетворювач працює на мільйонних частках вата, що дозволяє використовувати його у реальних системах. Автори зазначають, що він може бути виготовлений за стандартними методами виробництва мікросхем і інтегрований у сучасну інфраструктуру.
“Надійна передача квантової інформації між містами досі залишається складним завданням. Наш підхід може це змінити”, – підкреслює Салфі. Зрештою, кремнієві перекладачі можуть стати основою для глобального квантового інтернету, здатного забезпечити практично незламне шифрування, високоточне позиціювання та проривні обчислення.
Хоча наразі розробка має теоретичний статус, вона вже усуває головну перепону на шляху до масштабованих квантових мереж, що наближає момент, коли квантові комп’ютери працюватимуть не окремо, а спільно, як єдина суперсистема.