«Неразрывная» квантовая связь стала ближе к реальности благодаря новым, исключительно ярким фотонам

Учёные создали «исключительно яркий» источник света, способный генерировать квантово запутанные фотоны — частицы света, которые могут быть использованы для безопасной передачи данных в будущем высокоскоростном квантовом коммуникационном интернете.

Квантовый интернет будущего может передавать информацию с помощью пар запутанных фотонов, что означает, что частицы будут обмениваться информацией независимо от расстояния. Благодаря законам квантовой механики, информация, закодированная в таких фотонах, может передаваться с высокой скоростью, а их квантовая когерентность — состояние, при котором частицы остаются запутанными — гарантирует, что данные не могут быть перехвачены.

Одной из ключевых проблем на пути создания квантового интернета было то, что сила фотонов ослабевает с увеличением расстояния, а существующие источники света были недостаточно яркими. Для успешной передачи данных на большие расстояния фотоны должны быть достаточно мощными, чтобы избежать «декогеренции», когда запутанность теряется и содержащаяся информация исчезает.

В исследовании, опубликованном 24 июля в журнале eLight, учёные из Европы, Азии и Южной Америки создали новый тип квантового источника сигналов, используя существующие технологии, который достиг чрезвычайно высокой яркости.

Исследователи объединили эмиттер квантовых точек (устройство, генерирующее одиночные фотоны) с квантовым резонатором (устройством, усиливающим квантовый сигнал) для создания мощного нового квантового источника сигнала. Важно отметить, что эти технологии ранее были доказаны в лабораториях по отдельности, но в этом исследовании они впервые были использованы вместе.

Полученные пары фотонов имели высокую степень запутанности и высокую эффективность извлечения, что означает, что каждый фотон был достаточно ярким и хорошо сохранял свою «квантовую подпись». Это значительный шаг вперёд в разработке практических квантовых технологий.

Однако, несмотря на успехи, не стоит ожидать появления квантового интернета в ближайшее время, так как технологии остаются на экспериментальной стадии. Более того, создание использованного в исследовании эмиттера фотонов требует применения токсичных материалов, таких как мышьяк, что вызывает дополнительные проблемы безопасности.