Изображение: A. Battenberg / TUM
Квантовые протоколы связи, основанные на неклассических корреляциях, могут быть более эффективными, чем известные классические методы, и обеспечивают внутреннюю защиту по прямой передаче состояния. Более конкретно, подготовка к удаленному состоянию направлена на создание желаемого и известного квантового состояния в удаленном месте с использованием классической связи и квантовой запутанности.
В новом исследовании, проведенном международной группой ученых во главе с Техническим университетом Мюнхена (TUM), ученые внедрили безопасную квантовую связь в микроволновом диапазоне в локальной квантовой сети. Это впервые, ученые сообщили о новой архитектуре, которая представляет собой важный шаг на пути к распределенным квантовым вычислениям.
Рудольф Гросс, профессор технической физики в Техническом университете Мюнхена и директор Института Вальтера Мейснера (WMI), сказал : “Таким образом, мы заложили основу для внедрения квантовых систем связи в широком микроволновом диапазоне. Это очень важная веха. Это ставит квантовый интернет, основанный на сверхпроводящих схемах и микроволновой связи, в пределах досягаемости руки.”
Ученые были пионерами распространения квантовых микроволн на протяжении более десяти лет. Для начала им нужно было продемонстрировать, что микроволновое излучение даже обладает квантово-механическими свойствами. В отличие от видимого света, это было удивительно сложно с специализированной точки зрения, из-за низкой энергии микроволновых фотонов.
Для устранения препятствий эксперименты проводились при абсолютных нулевых температурах. Используя специальные охлаждающие устройства, физики в конечном счете преуспели в демонстрации принципа запутанности в микроволновом диапазоне, что существенно важно для надежного квантового соответствия.
Эта работа позволила ученым сделать шаг вперед к реальному применению: квантовой подготовке удаленных состояний, как они называют свой протокол связи. Квантовое состояние может быть установлено в удаленном месте, не отправляя ничего напрямую.
Во время исследования ученые использовали так называемое сжатое микроволновое состояние в качестве квантового состояния. Это особое проявление электромагнитной волны, которое можно объяснить только квантовой механикой.
Здесь колебания вакуума волны подавляются в одной плоскости и усиливаются в плоскости, перпендикулярной первой. Два таких сжатых состояния могут быть использованы для создания запутанного состояния.
Франк Деппе, координатор WMI европейского флагманского проекта Quantum Microwave Communication and Sensing (QMiCS), сказал: “новая концепция может вызвать революционное развитие. Экспериментальная реализация защищенной квантовой связи в микроволновой области является важным шагом на пути к распределенным квантовым вычислениям.”
По словам ученых, между квантовыми компьютерами возможны значительно большие расстояния.
Гросс сказал: «Здесь одной из задач будет разработка и измерение нескольких метров охлажденных квантовых кабелей. В контексте QMiCS мы уже работаем над расширением дистанции до семи метров. Это ставит сеть сверхпроводящих квантовых компьютеров в пределах досягаемости.”
Исследование опубликовано в журнале .