Изобретён ретранслятор квантовой сети на алмазах

Изобретён ретранслятор квантовой сети на алмазах

Алмазы как драгоценные камни ценятся за чистоту структуры. Между тем алмазы с дефектами рассматриваются учёными ключевым фактором построения новых видов хорошо защищенных коммуникаций. Уже сейчас специалисты Принстонского Университета успешно применяют алмазы под создание сети, функционирующей на субатомных частицах, пребывающих в квантовом состоянии.

Разработка новых квантовых сетей

Представители научного сообщества утверждают: подобные квантовые информационные сети обладают высоким уровнем безопасности. Кроме того, внедрение новых квантовых компьютеров в таких сетях видится вполне выполнимой задачей, которая на текущий момент остаётся неразрешимой.

Между тем разработка новых сетей пока что сопровождается массой проблем, включая сохранение квантовой информации при передаче на дальние расстояния. И вот теперь специалисты пришли к неординарному решению благодаря свойствам синтетических алмазов.

Журналом «Science» представлена публикация, где исследовательская группа описывает способ хранения и передачи бит квантовой информации посредством кубитов. Технология предусматривает внедрение алмаза, структура которого содержит один атом кремния вместо двух атомов углерода.

Стандартные сети связи используют устройства, называемые ретрансляторами. Передаваемая информация хранится недолго и повторно передаётся для перемещений на большие расстояния.

Вместе с тем идея квантового ретранслятора родилась достаточно давно, но проблемным фактором остаётся технология построения такого ретранслятора. Учёные пытались найти основу квантового ретранслятора, и теперь, по всей видимости, поиски увенчались успехом.

Главная задача построения квантовых ретрансляторов — поиск материала, способного хранить и отдавать кубиты. Пока что оптимальный способ трансляции кубитов – кодирование частицами света — фотонами.

Оптические волокна, на основе которых построена значительная доля существующих сетей, транслируют информацию посредством фотонов. Однако кубиты, передаваемые оптическим волокном, доступно транслировать только на малые расстояния.

Дальний трафик негативно влияет на специальные квантовые свойства, информация скремблируется и теряется. Крайне сложно улавливать и сохранять фотон, по определению перемещаемый со скоростью света.

Твёрдые частицы — ретрансляторы потока

Поэтому учёных заинтересовали твердые частицы — кристаллы, которые можно использовать в качестве хранилищ. Внутри кристалла, в данном случае — алмаза, кубиты теоретически возможно трансформировать из фотонов в электроны. А с хранением электронов никаких проблем нет.

Ключевой основой такой трансформации видятся дефекты алмаза, когда углеродистая решетка алмаза содержит элемент не углерод. Подобные цветовые центры, или как называют их учёные — примеси, предоставляют возможность манипулировать светом, а значит, есть возможность создать квантовый ретранслятор.


На основе информации: Princeton