Исследователи добились значительного увеличения времени хранения квантовых кубитов в классических оптоволоконных сетях связи. Группа исследователей разработала технологию модификации лазерных волноводов, которая увеличивает время хранения квантовых кубитов на телекоммуникационных длинах волн в пять раз. Технология поможет ускорить создание квантовых сетей связи на базе современного оборудования, считают авторы разработки.

Квантовая память — важнейшее устройство в квантовых сетях. Для создания таких сетей на основе существующей оптоволоконной инфраструктуры такие устройства должны работать на телекоммуникационных длинах волн. Но из-за фиксированного времени считывания ранее существовавшие системы квантовой памяти на телекоммуникационных длинах волн не могли реализовать хранение по запросу, объясняют ученые.

Чтобы реализовать хранение и извлечение по запросу, инженеры приклеили и интегрировали обычные одномодовые волокна на обоих концах волновода. Они использовали технологию электронного испарения для изготовления встроенных электродов с обеих сторон волновода. Чтобы еще больше повысить эффективность хранения, они поляризовали электронный спин иона эрбия и инициализировали состояние его ядерного спина.

Схема экспериментальной установки. (а) Оптический тракт перед криостатом, (б) микрофотография запоминающего устройства. Слева — одноканальный оптоволоконный массив, справа находится кристалл эрбия, © поперечное сечение лазерного волновода. Изображение: Duan-Cheng Liu et al., Physical Review Letters

Проведенная модификация привели к пятикратному увеличению эффективности хранения фотонов по сравнению с ранее опубликованными результатами, сообщают ученые в своей статье. Кроме того, достоверность квантового хранилища по запросу достигла 98,3%, что значительно снизило потери при передаче по оптическому волокну на большие расстояния.

Исследователи отмечают, что созданное устройство отличается высокой надежностью и простотой масштабирования. Кроме того, оно может быть напрямую интегрировано в оптоволоконные сети, а значит создание квантовых сетей не потребует огромных инвестиций в инфраструктуру.