Создание высокоскоростной сети квантовых компьютеров предполагает соединение узлов посредством оптоволоконного кабеля, по которому будут двигаться атомы в состоянии квантовой запутанности. Чем дольше запутанные атомы сохраняют когерентность, тем больше расстояние, на котором квантовые компьютеры могут общаться друг с другом.

Команда ученых из Чикагского института электротехники и электроники увеличила время квантовой когерентности отдельных атомов эрбия с 0,1 миллисекунды до более чем 10 миллисекунд. В одном из экспериментов время когерентности достигло 24 мс — теоретически, этого хватило бы, чтобы протянуть кабель на 4000 км.

Инновация состоит не в использовании каких-то новых материалов, а в создании старых материалов новым способом, пишет EurekAlert. При изготовлении кристаллов с редкоземельными элементами, необходимых для состояния запутанности, исследователи использовали не традиционный метод Чохральского, а метод молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ).

Если метод Чохральского можно сравнить с процессом плавления, а затем — химического «отсечения» всего лишнего от кристалла, то МЛЭ больше похожа на 3D-печать: кристалл нужной формы растет слой за слоем путем напыления.

«Мы начинаем с нуля, а затем собираем устройство атом за атомом, — сказал Чжун Тянь, руководитель научной группы. — Качество и чистота этого материала настолько высоки, что квантовая когерентность атомов достигает выдающихся показателей».

Теперь ученые собираются проверить, позволит ли в действительности увеличенное время когерентности соединить квантовые компьютеры на больших расстояниях. «Прежде чем мы проложим оптоволоконный кабель, скажем, из Чикаго в Нью-Йорк, мы проверим его в моей лаборатории», — сказал Чжун.

В прошлом году команда ученых из Германии представила трансивер для передачи запутанных фотонов по оптическому волокну. Устройство обеспечивает работу квантового интернета по стандартному оптоволокну.