Два криостата растворения, каждый размером с бочку, стоят в разных концах лаборатории. Внутри — сверхпроводящие контуры, охлаждённые до 50 милликельвинов: это в сто раз холоднее, чем межзвёздное пространство. Между ними тянется обычное оптоволокно — километр стеклянной нити, по которой бежит свет. Впервые по этому мосту прошёл когерентный микроволновый импульс, не потеряв своей квантовой сути.

Квантовые компьютеры на сверхпроводниках — как города на архипелаге. Каждый остров — отдельный криостат, и между ними нет дорог. Электрооптические преобразователи на нитриде алюминия работают паромами: микроволновый сигнал на частоте 9,960 ГГц они превращают в фотон с длиной волны 1550 нанометров, отправляют по волокну, а на другом берегу — снова в микроволны, но уже на частоте 4,606 ГГц. Частоты подстраивают постоянным напряжением до 160 вольт, а согласование пары обеспечивает эффект Вернье — совпадение зубцов двух слегка разных гребёнок.

Эффективность преобразования на чипе превысила 0,1 % при оптической мощности около 4 милливатт. Суммарная эффективность линии микроволны–оптика–микроволны достигла −60 дБ на чипе — на 80 дБ лучше, чем у пары коммерческих модуляторов. Когерентность подтвердили измерением фазы матрицы рассеяния и интерференцией с локальным генератором. По каналу даже передали данные в формате QPSK — квадратурной фазовой модуляции с четырьмя состояниями — при микроволновой мощности менее −30 дБм.

До этой работы когерентная передача между отдельными криостатами считалась технически недостижимой: слишком сложно согласовать частоты пары преобразователей. Теперь острова холода могут соединяться мостами. Следующий шаг — генерация запутанности между микроволновыми фотонами в двух криостатах с помощью схем с объявлением успеха. Это позволит обойти 50-процентный порог эффективности для квантовой связи. Параллельно можно повышать эффективность преобразователей за счёт уменьшения объёма мод и улучшения добротности резонаторов. Увеличение зазора между электродами и оптическим кольцом снизит добавленный шум без потери эффективности.

Километровый фотонный мост — готовый строительный блок для распределённых сверхпроводящих процессоров. Архипелаг получает дороги.