Квантовый чип наводит порядок в цветах света экспресс
Квантовые технологии часто используют свет, но не просто как лампочку, а как носитель информации. Один из способов — кодировать данные в частоте: каждый «цвет» фотона может быть отдельной ячейкой памяти. Проблема в том, что для работы с такими цветными состояниями нужна целая лаборатория: источник фотонов, фильтры, модуляторы, детекторы. Всё это громоздко и неудобно.
Новая работа впервые собирает все эти приборы на одном кремниевом чипе размером 4 на 7 миллиметров. Чип сам рождает пары фотонов, которые связаны друг с другом квантовой запутанностью, сам отсеивает лишний свет, сам меняет частоты и сам измеряет результат. Это как если бы оркестр, дирижёр и зрительный зал уместились в спичечном коробке.
Авторы проверили чип в деле: он работает как переключатель между цветами с точностью выше 99,9%, а также умеет создавать более сложные квантовые вентили. На чипе удалось получить запутанное состояние двух фотонов и точно его измерить — так называемая томография показала верность 95,7%. Это значит, что чип не просто показывает фокусы, а выдаёт предсказуемый и повторяемый результат.
Такой чип — важный шаг к практичным квантовым устройствам. Он может стать основой для квантовых коммуникаций и вычислений, где не нужны громоздкие столы с оптикой. Возможно, скоро квантовые процессоры будут выглядеть как обычные микрочипы, а не как научная установка.
Кремниевый чип размером с ноготь заменил оптический стол длиной в несколько метров, который обычно нужен для таких экспериментов.
В сериале «Пространство» квантовые коммуникаторы используют запутанные частицы для мгновенной связи — подобные чипы могли бы сделать такую связь компактной.