Для передачи данных в квантовой сети на большие расстояния и с достаточно высокой скоростью все фотоны должны переместиться по волоконно-оптическому каналу без потерь. Вдобавок, все они должны иметь одинаковый цвет, то есть, частоту. До сих пор выполнение всех этих условий было невозможно, пишет Phys.org.

Однако ученые из Берлинского унверситета им. Гумбольдта впервые с успехом сгенерировали и детектировали фотоны со стабильными частотами из источника квантового света или, точнее, из центров азотно-замещенной вакансии в наноструктуре алмазов.

Это стало возможным благодаря тщательному выбору алмазного материала, сложным методам получения наноструктур и особым экспериментальным протоколам. Сочетание этих методов позволило значительно снизить помехи, которые нарушают передачу данных.

Ученые интегрировали отдельные кубиты в оптимизированные алмазные наноструктуры толщиной в 1000 раз меньше человеческого волоса. Они нужны для передачи испускаемых фотонов в нужном направлении через стеклянные волокна. Однако в ходе производства наноструктур поверхность материала повреждается на атомном уровне, и свободные электроны создают неконтролируемый шум, воздействующий на частицы света. Эти помехи, сравнимые с нестабильной радиочастотой, вызывают колебания в частоте фотона и мешают квантовым операциям, например, запутыванию.

Что же позволило снизить шумы? Точный механизм действия алмазного материала, препятствующего возникновению помех, ученые еще не поняли. Возможно, дело в относительно высокой плотности атомов азота в кристаллической структуре. Однако вопрос требует дальнейшего изучения.

Компьютеры, основанные на квантовой физике, однажды смогут выполнять вычисления в миллионы раз быстрее, чем самые мощные классические суперкомпьютеры. Проблема в том, что квантовым процессорам обычно требуется гораздо более низкая температура, чем обычным, так что работать друг с другом им было бы сложно. Американский стартап SEEQC заявил о создании цифрового чипа, способного выдерживать температуры близкие к абсолютному нолю.