Запутанные фотоны являются "краеугольным камнем" всех современных квантовых технологий, включая квантовые вычисления, квантовые коммуникации и шифрование. И недавно международной группе ученых удалось собрать воедино на кристалле одного чипа множество различных квантовых технологий, оперирующих информацией, носителями которой являются запутанные фотоны. Боле того, структура этого интегрированного чипа полностью совместима с существующими оптоволоконными технологиями и технологиями производства полупроводниковых приборов, что позволит в будущем встраивать оптико-квантовые элементы прямо в структуру чипов, предназначенных для смартфонов, планшетных компьютеров и прочих цифровых электронных устройств.
Используя "сборку" квантовых компонентов, включая микрокольцевые резонаторы и квантовый вариант частотной гребенки для получения запутанных квантовых битов, работоспособность которых была проверена в ходе ряда предыдущих исследований, ученые установили своего рода рекорд по сложности схемы квантовой системы и количества запутанных кубитов, произведенных при помощи однокристальной схемы.
"Данное достижение дает нам в руки беспрецедентно высокий уровень гибкости при производстве и использовании запутанных фотонов в пределах одного чипа" - рассказывает профессор Дэвид Мосс (David Moss)? Директор Центра микро-фотоники в Технологическом университете Свинбурна, - "Мы не только получили возможность создания сотен информационных каналов на базе запутанных фотонов, мы впервые получили в пределах одного чипа запутанное состояние одновременно четырех фотонов".
Для того, чтобы переместит запутанные кубиты в состояние квантовой суперпозиции, используется интегрированный микрокольцевой резонатор с лазерной накачкой, который производит большое количество запутанных фотонов, попадающих через спектральный фильтр в оптическую частотную гребенку. Эта гребенка, в свою очередь, производит кубиты из нескольких запутанных фотонов. Частоты этих фотонов дискретны и их насчитывается несколько сотен, а диапазон частот этих фотонов позволяет беспрепятственно передавать их на расстояние при помощи оптоволокна.
Согласно имеющейся информации, все характеристики разработанной технологии полностью соответствуют критериям, необходимым для интеграции новой и ряда существующих технологий, включая технологии отображения информации, съемки, микроскопии и квантовой обработки информации. Более того, производство оптико-квантовых компонентов чипов недорого, масштабируемо и совместимо с обычными оптико-электронными компонентами за счет использования одного и того же диапазона частот.
"Создав сложнейшие квантовые схемы на чипе, который был изготовлен при помощи традиционных процессов промышленного производства, мы открыли путь к появлению мощных квантовых суперкомпьютеров и обычных персональных компьютеров, использующих преимущества технологий квантовых вычислений" - рассказывает профессор Морандотти из Национального научно-исследовательского института (Institut National de la Recherche Scientifique, INRS) университета Квебека, Канада.
