Физики создали прототип масштабируемого узла квантовой сети на основе ионов эрбия, чья рабочая частота совпадает со стандартным телекоммуникационным диапазоном коммерческих волоконно-оптических сетей. Об этом сообщает «Хайтек» со ссылкой на исследование в журнале Nature Physics.
Группа исследователей из Принстонского университета разработала технологию высокоточного оптического и квантового контроля близкорасположенных твердотельных спинов. Для создания стабильных квантовых регистров ученые имплантировали ионы эрбия в подложку из вольфрамата кальция, совместив их с кремниевым нанофотонным резонатором.
Из-за естественных неоднородностей кристаллической решетки индивидуальные ионы имеют слегка различающиеся частоты оптических и спиновых переходов. Это позволило идентифицировать и когерентно управлять парой кубитов, находящихся на расстоянии всего нескольких нанометров друг от друга, с помощью лазерных импульсов.
Эксперименты проводились методом двойного электрон-электронного резонанса с применением последовательностей динамической развязки. Физики трансформировали естественное магнитное дипольное взаимодействие между электронами в двухкубитный вентиль и выполнили серию квантовых неразрушающих измерений.
В качестве вспомогательного кубита исследователи задействовали проксимальный ядерный спин, применив метод численного оптимального управления. Записанная в ядерную память квантовая информация сохраняла когерентность в течение секунды и не разрушалась при многократном оптическом возбуждении соседнего электронного спина.
Перевод управления кубитами на длину волны около 1,5 микрометра позволит интегрировать разработанные узлы и квантовые повторители в существующую интернет-инфраструктуру без создания специальных каналов связи.
Обложка: magnific
