Ученые из США нашли способ, как с помощью света и единственного электрона установить связь с облаком квантовых битов и получить данные об их поведении. Используя лазерный луч, они смогли найти «иглу» крайне нестабильной квантовой информации в «стоге сена» из 100 000 ядер с точностью 1,9 миллионных долей.

Технология, разработанная специалистами из Университета Кембриджа, позволяет посылать крайне хрупкую квантовую информацию оптически для хранения в ядерной системе и верифицировать ее отпечаток с минимальными помехами. Это важный шаг в развитии квантового интернета, пишет Phys.org.

Первые квантовые компьютеры, использующие потенциал субатомных частиц, уже на горизонте. Однако для достижения большей эффективности их потребуется объединить в сеть — в квантовый интернет. Для передачи квантовой информации удобно было бы использовать каналы света, а сейчас нет лучшего источника квантового света, чем квантовые точки — крошечные кристаллы искусственных атомов.

Однако одно препятствие мешает развитию квантового интернета на квантовых точках: способность временного хранения квантовой информации на «перевалочных пунктах» вдоль всего пути. Решением может быть размещение информации в облаке из 100 000 атомных ядер, которые содержит каждая квантовая точка, считают ученые. Но если попытаться связаться с этими ядрами так же, как мы связываемся с обычными битами, возникают помехи.

Однако, как показали ученые в 2019, если охладить облака до сверхнизких температур, эти ядра можно заставить двигаться в унисон, что значимо снижает уровень помех в системе.

Теперь они продемонстрировали еще один способ хранения и получения квантовой информации в ядрах. Управляя коллективным состоянием 100 000 ядер, они смогли обнаружить существование квантовой информации со сверхвысокой точностью в 1,9 миллионных долей: достаточно для того, чтобы заметить изменение состояния одного-единственного бита.

«Если представить наше облако спинов как стадо из 100 000 овец, движущихся хаотично, то заметить, как одна овца внезапно меняет направление, сложно, — пояснил Ататюр. — Но если все стадо движется как четкая волна, то изменение положения одной овцы становится очень хорошо заметно».

При помощи этой технологии исследователи могут посылать информацию в кубит и «слушать», что скажут спины, с минимальными помехами вплоть до фундаментального предела, заданного квантовой механикой.