Ученые из США сделали значительный шаг в развитии квантовых коммуникационных систем, используя усовершенствованный нелинейный оптический процесс на основе фосфида индия-галлия. Он оказался в 10 000 раз эффективнее предыдущих решений, что решает одну из ключевых проблем — недостаточную интенсивность света для работы квантовых систем. Эта технология особенно важна для реализации квантовой телепортации, основанной на квантовой запутанности, позволяющей передавать состояние частиц с высокой устойчивостью к внешним шумам.
Однако ранее реализация квантовой телепортации сталкивалась с двумя ограничениями: неоднозначностью при использовании линейных оптических компонентов и шумами, возникающими при генерации запутанных фотонов. Часто источники производят лишние пары фотонов, что затрудняет определение подлинной запутанности. Нелинейная оптика решает эту проблему благодаря процессу генерации суммарной частоты (SFG), при котором два фотона объединяются в один с новой частотой. Ранее этот процесс был крайне неэффективен, но теперь вероятность успешного преобразования увеличена с 1 на 100 миллионов до 1 на 10 000.
Разработанная система уже позволяет передавать квантовую информацию с точностью 94%, что значительно выше теоретического предела линейных систем (33%). По словам профессора Кэджи Фанга, это демонстрирует огромный потенциал нелинейной оптики в квантовой связи. Хотя предстоит решить задачу масштабирования и повышения общей эффективности, достигнутые результаты уже подтверждают перспективность технологии.
Параллельно ученые из Австрии и Великобритании разработали новый тип кубита на основе квантовых точек. Они создали коллективное квантовое состояние, пригодное для хранения и передачи данных в будущих квантовых сетях, что делает следующий шаг к полноценной квантовой инфраструктуре.
#космос #наука #познавательное #технологии
