Частота света определяет его цвет. Если частоты разделить, как в радуге, фотон каждого цвета можно закодировать квантовой информацией, единицей которой является кубит. Новый метод расщепления луча света на частотные составляющие (моды) продемонстрировала команда из Окриджской Национальной Лаборатории (ORNL) в статье для журнала Physical Review Letters.

Учёными ORNL впервые был создан частотный триттер — инструмент, который делит свет по трём частотам. Полученные ими экспериментальные результаты подтвердили теоретические прогнозы и показали, что многие операции обработки квантовой информации могут выполняться одновременно без увеличения ошибки.

«В наших экспериментальных условиях мы получили 10-кратное улучшение в сравнении с типичными уровнями ошибок, — сообщил Николас Петерс (Nicholas Peters), руководитель группы квантовых коммуникаций ORNL. — Это обеспечивает нашему методу лидирующее место среди техник многомерной обработки квантовой информации на основе частоты».

Опытная система, изготовленная из коммерчески доступных компонентов телекоммуникационного оборудования, функционировала должным образом во всё более усложняемых экспериментаторами условиях без потери квантовой информации.

Совместимость с существующими технологиями позволяет при необходимости выполнять квантовые операции в современных сетях телекоммуникаций, задействуя неиспользуемую пропускную способность оптоволоконных линий для ускорения обработки путём распараллеливания вычислений.

«Наша работа использует главное преимущество частоты — стабильность — для получения очень высокой достоверности», — комментирует Джозеф Лукенс (Joseph Lukens), отвечавший за экспериментальную часть проекта ORNL.

Авторы собираются скомбинировать их метод с существующей техникой разделения лучей, что приблизит научное сообщество к полноценному использованию фотонно-частотной обработки квантовой информации.