Квантовым компьютерам нужен квантовый Интернет, и вот почему

Новое исследование изучает, как атомные колебания влияют на эффективность излучения фотонов в квантовых дефектах, предоставляя информацию, которая может улучшить конструкцию квантовых излучателей для будущих квантовых сетей.

Сегодня компьютеры получают массу преимуществ от подключения к Интернету, так что возникает вопрос: насколько полезен квантовый компьютер без квантового интернета?

Основное преимущество нашего современного интернета — способность передавать данные на большие расстояния без искажений. Лучший способ этого добиться — использование фотонов. Фотоны — это квантовые частицы света, которые почти не взаимодействуют с окружающей средой, что делает их идеальными для передачи квантовой информации на дальние расстояния. Эта передача требует поддержания запутанности фотонов, что довольно сложно. Одним из методов генерации таких фотонов является использование квантовых дефектов в кристаллах, которые могут создавать фотоны в определенных квантовых состояниях.

Благодаря десятилетиям совершенствования, оптоволоконные кабели теперь могут передавать фотоны с минимальными потерями. Но это эффективно только для света в узком диапазоне длин волн, называемом "телекоммуникационным диапазоном". Однако создание квантовых дефектов, которые могут генерировать фотоны в этом диапазоне, оказалось сложной задачей. С поддержкой Министерства энергетики США и Национального научного фонда (NSF) исследователи из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре смогли разобраться, почему так происходит. Результаты их исследований были недавно опубликованы в APL Photonics.

Профессор материаловедения Крис Ван де Валле из UCSB, объясняет:

Атомы постоянно вибрируют, и эти вибрации могут поглощать энергию излучения. Вместо того чтобы излучать фотон, дефект может передавать энергию атомам, заставляя их вибрировать и снижая эффективность светового излучения.

Команда Ван де Валле разработала теоретические модели, чтобы понять, как вибрации атомов влияют на излучение фотонов, и как различные характеристики дефектов влияют на эффективность этого процесса.

Их работа показала, почему эффективность излучения фотонов падает, когда длина волны переходит из видимого света в инфракрасный диапазон, используемый в телекоммуникациях. Модель также позволяет предложить пути для создания более ярких и эффективных источников фотонов.

Выбор подходящего материала и атомная инженерия вибрационных свойств — два перспективных метода для повышения эффективности.

Другой подход предполагает использование фотонных полостей, что исследовали профессор компьютерной инженерии Галан Муди и аспирант Камьяр Парто из Quantum Foundry. Эти исследования и разработанные модели должны помочь в создании новых квантовых источников света, которые будут использоваться для создания квантовых сетей в будущем.

Читайте также

Почему детекторы ИИ терпят крах, и что придет им на смену

Почему детекторы ИИ терпят крах, и что придет им на смену

В KAIST создали адаптивный полупроводник для ИИ, снижающий ошибки до 40 раз

В KAIST создали адаптивный полупроводник для ИИ, снижающий ошибки до 40 раз

Математическая модель описала, как горит самовоспламеняющееся топливо

Математическая модель описала, как горит самовоспламеняющееся топливо

Ученые создали кетчуп с белком из микроводорослей Chlorella vulgaris

Ученые создали кетчуп с белком из микроводорослей Chlorella vulgaris

Российские ученые создали метод дешевой печати золотых наноструктур для фотоники

Российские ученые создали метод дешевой печати золотых наноструктур для фотоники

Ученые МГУ внедрили в ИИ механизм отбора важной информации

Ученые МГУ внедрили в ИИ механизм отбора важной информации

Leap Space представила напечатанный на 3D-принтере ракетный двигатель Serrano для новой ракеты Bighorn

Leap Space представила напечатанный на 3D-принтере ракетный двигатель Serrano для новой ракеты Bighorn

OpenAI впервые признала новую модель ИИ потенциально опасной из-за кибервозможностей

OpenAI впервые признала новую модель ИИ потенциально опасной из-за кибервозможностей

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

Как РЛС Вадима Мацкевича решила исход Корейской войны

Как РЛС Вадима Мацкевича решила исход Корейской войны

Китай предложил использовать роботов-собак на будущей лунной базе

Китай предложил использовать роботов-собак на будущей лунной базе

Caviar раскрыла характеристики iPhone 18 Pro и складного iPhone Ultra до анонса Apple

Caviar раскрыла характеристики iPhone 18 Pro и складного iPhone Ultra до анонса Apple

Миссии NASA, которые изменили историю освоения космоса

Миссии NASA, которые изменили историю освоения космоса

ИИ создал вирусы, которых никогда не существовало в природе

ИИ создал вирусы, которых никогда не существовало в природе