Датские квантовые физики совершили монументальное открытие

Датские квантовые физики совершили монументальное открытие3 минуты24,8 тыс прочтений23 ноября

Датские исследователи решили проблему квантовой физики, которая годами вызывала головную боль у квантовых исследователей.

Читайте: Тайны квантового мира – Спустя 70 лет это раскрыли волны атомной материи

Новый шаг к квантовому компьютеру: учёные преодолели ключевое препятствие

Учёные из Копенгагенского университета, работая совместно с Рурским университетом Бохума, решили давнюю проблему в квантовых исследованиях. Теперь они могут контролировать два квантовых источника света вместо одного.

Часть команды, стоящей за изобретением. Слева направо: Петер Лодал, Андерс Сёренсен, Василики Ангелопулу, Ин Ван, Алексей Тиранов, Корнелис ван Дипен.

Хотя для тех, кто не знаком с квантовой механикой, это может показаться тривиальным, это монументальный шаг вперёд. Это достижение позволяет создавать квантово-механическую запутанность — явление, с огромным потенциалом для технологических применений.

Контроль над двумя квантовыми источниками света имеет решающее значение в квантовой физике. Исследователи по всему миру долгое время стремились разработать стабильные квантовые источники света и достичь запутанности — явления с почти фантастическими свойствами, где два источника света могут мгновенно влиять друг на друга даже на больших расстояниях.

Запутанность лежит в основе квантовых сетей и является ключевой для разработки эффективных квантовых компьютеров. Исследователи из Института Нильса Бора недавно опубликовали свои выводы в журнале Science.

Иллюстрация двух чипов, состоящих из двух запутанных квантовых источников света.

По словам профессора Петера Лодаля, ключевого исследователя в этом проекте, это критический шаг к продвижению квантовых технологий и «квантованию» компьютеров, шифрования и интернета.

«Теперь мы можем контролировать два квантовых источника света и соединять их. Это может звучать не впечатляюще, но это важный прорыв, основанный на 20 годах работы.

Благодаря этому мы раскрыли ключ к масштабированию технологии, что критически важно для самых революционных применений квантового оборудования», — говорит профессор Лодаль, который исследует эту область с 2001 года.

Эта инновация происходит на наночипе, едва превышающем по размеру человеческий волос, разработанном исследователями за последние годы.

Группа профессора Лодаля фокусируется на квантовых технологиях, использующих фотоны (частицы света) для передачи квантовой информации.

До сих пор они могли контролировать только один источник света из-за чувствительности этих источников к внешним помехам. Новое исследование успешно создало два идентичных квантовых источника света.

Коллективная сверх- и субизлучательная динамика между удаленными оптическими квантовыми излучателями.

«Запутанность означает, что, контролируя один источник света, вы немедленно влияете на другой. Это делает возможным создание целой сети запутанных квантовых источников света, которые взаимодействуют друг с другом и могут выполнять квантовые битовые операции так же, как биты в обычном компьютере, только намного мощнее», — объясняет Алексей Тиранов, ведущий автор статьи.

Квантовый бит может быть одновременно и 1, и 0, что приводит к вычислительной мощности, далеко превосходящей современные компьютерные технологии. По словам профессора Лодаля, 100 фотонов из одного квантового источника света содержат больше информации, чем может обработать мощнейший суперкомпьютер мира.

Использование 20–30 запутанных квантовых источников света потенциально может позволить построить универсальный квантовый компьютер с коррекцией ошибок — «святой Грааль» квантовых технологий. Крупные IT-компании инвестируют миллиарды в это направление.

Самой большой проблемой был переход от контроля одного к двум квантовым источникам света, что потребовало разработки особых наночипов и точного контроля над каждым источником света. Теперь с этим прорывом, фундаментальные квантово-физические исследования упрощаются.

Задача теперь состоит в том, чтобы другие организации развивали эту технологию и применяли квантовую физику к таким отраслям, как компьютеры, интернет и шифрование.

Эмиссия фотона является отличительной чертой взаимодействия света и материи и основой фотонной квантовой науки.

«Для университета слишком дорого построить установку, где мы могли контролировать 15–20 квантовых источников света. Поэтому теперь, когда мы внесли вклад в понимание фундаментальной квантовой физики и сделали первый шаг на этом пути, дальнейшее масштабирование — это в значительной степени технологическая задача», — говорит профессор Лодаль.

Исследование проводилось в Центре передового опыта по гибридным квантовым сетям (Hy-Q) Датского национального исследовательского фонда и является результатом сотрудничества между Рурским университетом Бохума в Германии и Институтом Нильса Бора Копенгагенского университета.