Исследователи из Университета Падерборна работают с коллегами из Университета Ульма над разработкой первой программируемой оптической квантовой памяти. Исследование было опубликовано в качестве "предложения редактора" в Письма с физическим обзором журнал.

Запутанные частицы света

Группа "Интегрированная квантовая оптика", возглавляемая проф. Кристин Силберхорн из физического факультета и Института фотонных квантовых систем (PhoQS) Падерборнского университета использует крошечные частицы света, или фотоны, в качестве квантовых систем. Исследователи стремятся объединить как можно больше людей в крупные государства. Работая вместе с исследователями из Института теоретической физики Ульмского университета, они теперь представили новый подход.

Ранее попытки запутать более двух частиц приводили только к очень неэффективному образованию запутывания. Если исследователи хотели связать две частицы с другими, в некоторых случаях это требовало длительного ожидания, поскольку взаимосвязи, способствующие такому запутыванию, срабатывают с ограниченной вероятностью, а не при нажатии кнопки. Это означало, что фотоны больше не были частью эксперимента, как только прибыла следующая подходящая частица, поскольку сохранение состояний кубита представляет собой серьезную экспериментальную проблему.

Постепенно достигая большей запутанности

"Теперь мы разработали программируемую оптическую буферную квантовую память, которая может динамически переключаться между различными режимами - режимом хранения, режимом помех и окончательным выпуском", - объясняет Силберхорн. В экспериментальной установке небольшое квантовое состояние может храниться до тех пор, пока не будет сгенерировано другое состояние, а затем они могут быть перепутаны. Это позволяет большому запутанному квантовому состоянию "расти" частица за частицей. Команда Зильберхорна уже использовала этот метод для запутывания шести частиц, что делает его намного более эффективным, чем любые предыдущие эксперименты. Для сравнения, крупнейшее в истории запутывание пар фотонов, выполненное китайскими исследователями, состояло из двенадцати отдельных частиц. Однако создание этого состояния заняло значительно больше времени, на порядки.

Квантовый физик объясняет: "Наша система позволяет постепенно создавать запутанные состояния увеличивающегося размера, что намного надежнее, быстрее и эффективнее, чем любой предыдущий метод. Для нас это представляет собой веху, которая ставит нас на поразительную дистанцию практического применения больших запутанных состояний для полезных квантовых технологий ". Новый подход может быть объединен со всеми распространенными источниками фотонных пар, а это означает, что другие ученые также смогут использовать этот метод.