Надежное хранение и когерентное управление квантовыми состояниями может обеспечить крупномасштабная квантовая сеть, основанная на квантовых повторителях, аналогах усилителей в современных оптоволоконных сетях. Для достижения достаточных для коммуникации показателей и создания мультиплексного квантового повторителя нужна многофункциональная квантовая память, пишет Phys.org.

Команда китайских ученых провела первую демонстрацию хранения состояний орбитального углового момента со слабыми когерентными импульсами на уровне одного фотона в кристалле, легированном редкоземельным ионом. Благодаря сочетанию этой трехмерной пространственной степени свободы с двухмерными временными и спектральными степенями свободы команда создала память с множественными степенями свободы с возможностью работы в 12 режимах.

Высокая точность позволяет этому устройству служить также квантовым преобразователем мод электромагнитного поля, необходимым для создания мультиплексного квантового повторителя.

Физики провели демонстрацию возможностей устройства и убедились, что оно способно работать в произвольном импульсном режиме внутри степеней свободы по времени и частоте, в частности, выступать генератором импульсов, мультиплексором, селективным сдвигателем спектра и настраиваемым светоделителем. Результаты эксперимента показывают, что во всех этих операциях трехмерные квантовые состояния фотонов сохраняют точность приблизительно в 89%.

Это запоминающее устройство может выполнять все операции, необходимые для квантовых вычислений Нилла — Лефлейма — Милберна, то есть оно может найти применение в области квантовой линейной оптики.

Серьезно продвинулись в хранении данных в одном атоме физики Швейцарии. Они добились «рекордной коэрцитивности», то есть способности магнита выдерживать внешнее магнитное поле, не размагничиваясь.