Квантовая память хранит эти равно как и хорошая компьютерная память, но об отдельных квантовых частицах — в этом случае о фотонах света. Это разрешает использовать особенности квантовой механики (к примеру, суперпозицию, при которой квантовый элемент существует в двух различных состояниях одновременно) для более действенного и надёжного хранения данных.«Такое устройство имеется важным компонентом для будущего развития оптических квантовых сетей, каковые смогут употребляться для передачи квантовой информации», — говорит Андрей Фараон (BS ’04), доцент кафедры прикладной физики и материаловедения в Отделе прикладных инженерии и технологий.
Science в Калифорнийском технологическом университете и соответствующий создатель статьи с описанием нового чипа.Изучение показалось в сети перед публикацией в издании Science 31 августа.
«Эта разработка не только ведет к крайней миниатюризации устройств квантовой памяти, но и разрешает лучше осуществлять контроль сотрудничества между отдельными фотонами и атомами», — говорит Тянь Чжун, ведущий автор исследования и научный сотрудник Калифорнийского технологического университета. Чжун также имеется ИО доцента кафедры молекулярной инженерии в Чикагском университете, где в марте 2018 года он откроет лабораторию для разработки квантовых фотонных разработок.Использование отдельных фотонов для хранения и передачи данных продолжительное время было целью инженеров и физиков из-за их способности надежно и безопасно переносить эти.
Вследствие того что фотоны не обладают зарядом и массой, они смогут передаваться по оптоволоконной сети с минимальным сотрудничеством с другими частицами.Новый чип квантовой памяти подобен хорошему чипу памяти в компьютере. Оба хранят данные в двоичном коде. В хорошей памяти информация сохраняется способом включения или выключения миллиардов мелких электронных тумблеров, мнящих либо 1, либо 0. Эта 1 или 0 именуется битом.
Напротив, квантовая память хранит эти через квантовые изюминки отдельных элементарных частиц (в этом случае легкой частицы). Фундаментальной линией этих квантовых изюминок, включая поляризацию и орбитальный угловой момент, имеется то, что они смогут существовать в нескольких состояниях одновременно. Это показывает, что квантовый бит (известный как кубит) может одновременно мнить 1 и 0.Для хранения фотонов команда Фараона создала модули памяти с применением оптических резонаторов, сделанных из кристаллов, легированных ионами редкоземельных элементов.
Любой модуль памяти похож на миниатюрную беговую дорожку, размером всего 700 нанометров в ширину и 15 микрон в длину — в масштабе эритроцита. Любой модуль охлаждали примерно до 0,5 Кельвина — чуть выше безотносительного нуля (0 Кельвина, или -273,15 Цельсия) — а затем сильно фильтрованный лазер накачивал отдельные фотоны в модули. Любой фотон действенно поглощался ионами редкоземельных элементов при помощи резонатора.
Фотоны были выпущены через 75 наносекунд и удостоверились в надежности, верно ли они сохранили эти, записанную на них. В девяносто семи процентах случаев у них было, говорит Фараон.
Затем команда планирует увеличить время, за что память может хранить эти, и повысить ее эффективность. Чтобы создать жизнеспособную квантовую сеть, которая отправляет эти на большое количество километров, память обязана совсем правильно хранить данные в течение как минимум одной миллисекунды.
Команда также планирует работать над способами интеграции квантовой памяти в более сложные схемы, делая первые шаги к развертыванию данной разработке в квантовых сетях.