Провода и соединения критически важны для электронных систем. В обычном кремниевом чипе соединения занимают большую часть площади чипа, а скорость и эффективность, с которой передается информация по этим соединениям, является главным ограничивающим фактором производительности компьютеров.

Квантовые компьютеры, квантовые системы связи и другие квантовые устройства – не исключения, для их работы необходимы соединения, способные передать фотоны так, чтобы их квантовые свойства сохранились.

Сейчас физики уже создали множество квантовых устройств, но задача создания пригодных для широкого применения в практике систем еще не решена: эти устройства должны как-то взаимодействовать друг с другом, обмениваться квантовой информаций, а достаточно эффективных соединений для этого пока нет.

Теперь Марк Томпсон из британского университета Бристоля и его коллеги смогли создать и протестировать квантовые соединения, которые способны переносить фотоны, и что самое важное, сохранять их квантовые свойства, в первую очередь, квантовую запутанность.

Группа Томпсона использовала обычный оптоволоконный кабель и два кремниевых фотонных чипа. Фотоны передавались по оптоволоконному кабелю, которые в определенных точках пересекались. Когда фотоны встречались в этих точках, они запутывались.

Роль квантовых соединений состоит в том, чтобы передать фотоны на другой чип так, чтобы они сохранили свою запутанность.

Фокус, который придумал Томпсон, состоит в том, чтобы преобразовать эту запутанность в другой тип запутанности, более устойчивый к передаче. Они заставляли фотоны интерферировать с поляризованными фотонами таким образом, чтобы они тоже запутывались (и поляризовались). Затем запутанные и поляризованные фотоны путешествуют по оптоволокну во второй кремниевый фотонный чип.

Второй чип обращает этот процесс. Здесь поляризованные поляризованные-запутанные фотоны конвертируются обратно в первый тип запутанности. В результате они попадают в прибор такими, как если бы они поступили напрямую с первого чипа.

Группа поэкспериментировала с прибором и показала, что запутанность в процессе передачи сохраняется. Они признают, что в процессе были и потери данных, однако они уверены, что в будущем это удастся исправить.