Американські вчені відкрили квантові зв’язки, що можуть передавати дані на міжконтинентальні відстані

Науковці з Університету Чикаго здійснили прорив, який може наблизити створення квантового інтернету, здатного охоплювати континенти. Команда під керівництвом професора Тянь Чжуна з Школи молекулярної інженерії імені Пріцкера розробила новий метод створення кристалів атом за атомом, який дозволяє суттєво збільшити відстань, на якій можуть обмінюватися даними квантові комп’ютери.

Якщо раніше зв’язок між квантовими системами через оптоволоконний кабель обмежувався кількома кілометрами, то нова технологія потенційно розширює цей діапазон до 2 000 км. Дослідження, опубліковане в журналі Nature Com­mu­ni­ca­tions, демонструє, що такий підхід може дати змогу об’єднувати квантові комп’ютери навіть на міжконтинентальних відстанях.

Ключем до успіху стало подовження часу когерентності атомів — показника, який визначає, як довго вони можуть зберігати квантовий стан. Команда збільшила цей час для атомів ербію з 0,1 мілісекунди до понад 10 мілісекунд, а в окремих експериментах — до 24 мілісекунд. Така стабільність теоретично дозволяє забезпечити зв’язок на відстані до 4 000 км.

Використовуючи техніку, яка називається молекулярно-променева епітаксія (MBE), замість традиційного методу Чохральського, команда PME з Університету Чикаго створила кристали, леговані рідкісними землями, і побудувала компоненти атом за атомом з надзвичайно довготривалою квантовою когерентністю. Джерело: Школа молекулярної інженерії Пріцкера Університету Чикаго / Джейсон Сміт

Інновація полягає не у використанні нових матеріалів, а в зміні способу їх виготовлення. Замість традиційного методу Чохральського, коли матеріали плавляться при температурі понад 2 000°C, команда застосувала молекулярно-променеву епітаксію (MBE). Цей метод дозволяє створювати кристали шар за шаром, подібно до 3D-друку, що забезпечує надзвичайно чисту структуру з тривалим квантовим когерентним станом.

Наступний крок дослідників — перевірити, чи перетворюється поліпшення когерентності у здатність квантових комп’ютерів з’єднуватися на великі відстані. Для цього команда створює локальну мережу з трьох кріогенних установок, які моделюватимуть зв’язок на 1 000 км. Цей експеримент, за словами Тяня Чжуна, є ще одним важливим кроком до реалізації справжнього квантового інтернету.