Вченими з Австралії створений «квантовий інтернет»

У своїй новій роботі в якості елемента такої мережі елементів квантової пам'яті фізики запропонували використовувати іони ербію 167Er3+. Його квантові властивості унікальні тим, що він працює в тій же смузі, що і існуючі зараз оптоволоконні мережі (в сучасних телекомунікаційних оптоволоконних мережах використовується довжина хвилі 1310 або 1550 нм, а основний оптичний перехід іона ербію відповідає довжині хвилі 1538 нанометрів). Завдяки цьому немає необхідності додатково перетворювати сигнал при передачі між елементами. При цьому стійкість рівнів надтонкого розщеплення іона ербію може досягати 23 днів. Зрозуміло, володіючи такими властивостями, такий іон не міг не привернути увагу дослідників, проте всі попередні автори намагалися використовувати для зберігання інформації сам оптичний перехід, а не розщеплені спінові рівні. Тому ефективність таких пристроїв не перевищувала одного відсотка, а максимальний час зберігання інформації не перевищувала 50 наносекнд.

Стан іона ербію стабілізувався кристалічною решіткою матеріалу іонної пастки Y2SiO5, в яку ербій вводився в якості допіруючого елемента. Для збільшення часу життя рівнів надтонкого розщеплення під час роботи вченим довелося використовувати температуру не більше 3 кельвінів і магнітні поля до 7 тесла. Це дозволило збільшити час життя спінового стану за рахунок придушення взаємодій з іншими електронами та з кристалічною решіткою матеріалу іонної пастки.

Таким чином, вченим вдалося показати, що запропонований механізм з використанням іонів ербию може бути використаний для створення мереж з декількох квантових елементів пам'яті. Варто зазначити, однак, що зараз робота таких пристроїв буде вимагати дуже низьких температур і дуже великих магнітних полів, що може помітно ускладнити перехід до їх реального використання.

Нещодавно, використовуючи елементи квантової пам'яті на основі іонів рубідію, вченим вдалося реалізувати протокол прямий захищеного зв'язку. Якщо всі запропоновані принципи роботи таких мереж вдасться поєднати і реалізувати при більш прийнятних умовах, це може сильно наблизити дійсне поява квантового інтернету.