Японские ученые показали, как дефектные алмазы можно использовать для создания квантового интернета. Авторы смогли удаленно создать запутанное состояние в NV-центрах дефектных алмазов с помощью поляризации света, не используя при этом магнитное поле. Статья опубликована в журнале Communications Physics.
Алмазы с дефектами — заменой атома углерода на азот или другой элемент (NV-центры) — могут стать практически идеальными интерфейсами для квантовых вычислений. Основная проблема заключается в том, что NV-центры управляются только магнитным полем, несовместимым с некоторыми квантовыми устройствами. Ученые из Йокогамского национального университета смогли решить эту проблему.
Квантовая запутанность возникает, когда квантовые состояния двух или большего числа объектов оказываются взаимозависимыми. При измерении спина одной из запутанных частиц спин второй меняется на противоположный. Этот принцип можно использовать для мгновенной и безопасной передачи данных. Управляемого запутывания можно достичь, если приложить магнитное поле к NV-центрам алмаза. Но для реализации квантового интернета нужен подход, не использующий магнитное поле.
Авторы использовали электромагнитные поляризованные волны микроволнового и видимого диапазона, чтобы запутать излучаемый фотон и спиновые кубиты — квантовый эквивалент информационных битов в классических компьютерах. Поляризация представляет собой волны, которые движутся перпендикулярно источнику, подобно сейсмическим волнам. Спин фотона определяет, куда движется поляризация, то есть она предсказуема и управляема. Ученые объединили этот подход с ранее продемонстрированной передачей квантовой информации посредством квантовой телепортации, чтобы создать квантовую запутанность и обмен информацией между удаленными точками. Конечная цель ученых состоит в том, чтобы объединить сеть квантовых компьютеров для создания квантового интернета.
«Геометрическая природа поляризаций позволяет нам создавать удаленную квантовую запутанность, устойчивую к шумам и ошибкам синхронизации, — говорит руководитель исследования Хидео Косака. — Реализация квантового интернета сделает возможными квантовую криптографию, распределенные квантовые вычисления и квантовое зондирование на больших расстояниях».
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
