Квантовые биты (или кубиты) — основные элементы квантовых компьютеров и квантового интернета. Их источниками могут быть фотоны, которые генерируют источники квантового света. Внутрикристальная фотоника стала ведущей технологией обработки оптических квантовых состояний, поскольку она отличается компактностью, надежностью и позволяет разместить множество элементов на одном чипе. Свет направляется в чип с помощью крайне компактных структур, которые используются для создания фотонных квантовых вычислительных систем. Они уже доступны сегодня через облако и способны решать задачи, выходящие за рамки возможностей классических компьютеров.
До сих пор, однако, источники света требовали внешних и громоздких лазерных систем, которые сложно применять вне лабораторий, рассказывает Phys.org. Команда ученых из Университета им. Лейбница в Ганновере (Германия), Университета Твенте (Нидерланды) и стартапа QuiX Quantum преодолела это препятствие с помощью новой архитектуры микрочипа и инновационных интегральных платформ. Созданный ими источник квантового света полностью помещается на чипе и испускает запутанные кубитные состояния.
«Кубиты весьма подвержены шумам. Чип должен приводиться в движение лазерным полем, полностью свободным от шума, что требует наличия фильтра на чипе. Раньше было очень трудно интегрировать лазер, фильтр и резонатор на одном чипе, так как не существовало уникального материала, из которого можно было бы изготовить эти компоненты с достаточной эффективностью», — пояснил Рактим Хальдар, один из исследователей.
Решением стала гибридная технология, сочетающая лазер из фосфида индия, фильтр и резонатор из нитрида кремния на одном чипе. На нем происходит спонтанный нелинейный процесс, в результате которого из лазерного поля возникают два фотона. Каждый из них находится в суперпозиции, они оба спутаны и способны хранить квантовую информацию.
Благодаря такой архитектуре достигается высокая эффективность и характеристики, необходимые для квантовых компьютеров и квантового интернета. Теперь стало возможным интегрировать лазер с другими компонентами на чипе, так что весь источник света становится меньше монеты в один евро. Кроме того, открытие ученых позволит снизить производственные расходы.
Алмазы хороши не только в качестве украшений, но и играют большую роль в технологиях будущего, например, в квантовом интернете. Физики из Германии использовали дефекты этого материала, чтобы без помех передавать квантовые биты информации. Вдобавок, ученые продемонстрировали, что скорость коммуникации между пространственно разделенными квантовыми системами можно в перспективе повысить более чем в 1000 раз.
