Сохранить свет в рекордно высокой памяти.

89

(Чтобы не читать статью — можете посмотреть видео)

Команда ученых из Центра новых технологий Варшавского университета работает над устройством, которое запомнит свет и сохранит его в квантовой памяти. Так называемый. многомодовая квантовая память на основе холодных атомов рубидия может быть полезна, среди прочего в безопасном общении.

В исследованиях в Лаборатории квантового воспоминания, проведенных доктором хаб. Войцех Василевский с самого начала д-р Михал Парняк — исследователь, награжденный Фондом польской науки за выпуск стипендиальной программы СТАРТ в этом году.

— Мы начали с создания экспериментальной системы, которая позволила нам получить одно из самых длинных облаков с холодными атомами в мире. Такое расположение позволяет получить высокую оптическую плотность, что напрямую влияет на производительность памяти, — говорит доктор Парняк.

Стипендиат FNP объясняет, что лазерное охлаждение останавливает чрезмерное движение атомов, что обычно приводит к потере хранимой квантовой информации. Рубидий — это металл, но при нагревании он испаряется. В этом газе атомов свет может быть сохранен. Однако для точности на уровне отдельных фотонов газ следует охлаждать. Атомы охлаждаются лазерными лучами до очень низкой температуры: 20 миллионов градусов выше абсолютного нуля.

Приручить отдельные фотоны

Следующим этапом работы в лаборатории были попытки управления отдельными фотонами, хранящимися в облаке атомов, то есть в квантовой памяти. — Благодаря камере, чувствительной к одиночным фотонам, мы смогли наблюдать испускание фотонов из облака под многими разными углами одновременно. Эта функция просто делает нашу память многорежимной, позволяя хранить и генерировать много фотонов одновременно, — говорит ученый.

Исследователи решили манипулировать сохраненными фотонами. В этой рекордной памяти они принимают форму так называемых спиновых волн. Как подчеркивает д-р Парняк, способность манипулировать спиновыми волнами является важным мостом между различными подходами к квантовым вычислениям. Квантовые процессоры на основе сверхпроводящих систем процветают (например, IBM), но между ними трудно передавать кубиты. С другой стороны, ученые могут отправлять отдельные фотоны на большие расстояния, но их трудно обрабатывать.

— Наш процессор спиновых волн, в котором мы до сих пор могли показывать помехи между двумя отдельными волнами, может решить эти проблемы, потому что мы можем легко преобразовывать спиновые волны в фотоны и наоборот, — заверил награжденный стипендиат START.

Доктор Парниак отмечает, что создание такого устройства, в котором можно было бы сохранять свет, является большой проблемой для квантовой физики. Одним из приложений, которое вы можете себе представить, является использование «пойманного» фотона для защиты ваших данных. Информация, в которой 1-квантовый бит будет записан в одном фотоне, не могла быть видна без ведома участников коммуникации. Никто не может подслушать только часть сообщения, сигнал просто перестанет быть принятым.

Доктор Парняк проходит стажировку в Копенгагене, работал в Силиконовой долине и в Гонконге. Физик подчеркивает важность научного сотрудничества с китайскими группами, которые работают над решением подобных проблем.

Источник: PAP — Наука в Польше , фото НАСА, Центр космических полетов Годдарда / CC BY 2.0 / Flickr