Американские физики внедрили квантовый повторитель в городскую оптическую сеть и впервые использовали его для усиления сигнала, который распространялся между двумя узлами квантово защищенной сети по оптоволокну длиной в 35 км. Об этом сообщила пресс-служба Гарвардского университета.

«Нам удалось продемонстрировать то, что узлы квантовой сети можно "запутать» друг с другом в рамках реально существующей оптической сети, расположенной в очень плотно застроенной городской среде. Это является очень важным шагом на пути к появлению реального квантового интернета, объединяющего квантовые вычислительные системы", – заявил профессор Гарвардского университета Михаил Лукин, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

Профессор Лукин и другие ученые уже больше 10 лет работают над созданием так называемых квантовых повторителей – специализированных устройств, способных усиливать проходящие через световые сигналы без потери содержащейся в них квантовой информации. Для их создания необходимо разработать квантовую память – устройство, способное долгое время хранить в себе квантовое состояние частиц света, передаваемых внутри сети.

Недавно американским исследователям удалось справиться с этой задачей, для чего они использовали так называемые «дефектные» алмазы. Так физики называют синтетические драгоценные камни, внутри которых присутствуют вкрапления атомов кремния, азота и других элементов, а также пустоты в кристаллической решетке, похожие на них по свойствам. Эти дефекты можно использовать в качестве кубитов, квантовых битов, в которых можно хранить информацию.

Ученые обратили внимание на то, что кремниевые дефекты внутри подобных алмазов можно использовать в качестве сразу двух кубитов, один из которых хранит информацию в свойствах электрона, а другой – ядра атома кремния. Ученые использовали эту особенность дефектных алмазов для создания подхода, который позволяет считывать информацию из фотонов при помощи «электронного» кубита, хранить ее в его ядерном «соседе» и затем передавать дальше.

Опираясь на эти идеи, исследователи собрали прототип повторителя квантовых сигналов и встроили его в городскую оптическую сеть Бостона, к которой было подключено два лабораторных узла систем квантовой связи. Собранное учеными устройство успешно усилило квантовый сигнал и позволило физикам «запутать» два квантовых объекта, связанных оптоволокном длиной в 35 км. Этот успех открывает дорогу для создания масштабируемого квантового «интернета» и систем распределенных вычислений, подытожили исследователи.