Физики приблизились к квантовой памяти света

Москва. 7 октября. INTERFAX.RU - Китайские физики предложили новый способ удержания света в среде, который в перспективе позволит создавать более эффективные реализации квантовой памяти сообщил сайт N+1 со ссылкой на журнал The European Physical Journal D.

Предложенный в новой работе способ основан на теоретическом анализе процесса обмена энергии между светом и средой, в которой этот свет распространяется. Учёные показали, что при некоторых строго определённых условиях средняя скорость света в среде может оказаться точно равной нулю, то есть свет из среды не будет никуда уходить. Если фотоны света при этом использовать в качестве кубитов — носителей квантовой информации, то такая система может стать основой для квантовой памяти.

Наличие надёжной квантовой памяти является необходимым условием создания квантовых компьютеров. Сложность заключается в том, что квантовая память должна сохранять не только информацию, записанную в кубиты, но и состояние квантовой запутанности между ними. Однако кубиты неизбежно контактируют с окружающей средой, которая через определённое время разрушает квантовую запутанность.

Ранее экспериментально удалось затормозить фотоны настолько, что они в течение минуты не покидали нужную область, сохраняя при этом состояние квантовой запутанности. Для этого использовались специальные искусственно созданные метаматериалы (структуры, чьи эффективные электромагнитные свойства выходят за пределы свойств образующих их компонентов), известные как "левые среды". В этих средах световая волна бежит в направлении, обратном направлению распространению световой энергии. Подбирая параметры такой среды и комбинируя её с обычными средами, можно достичь практически нулевой скорости переноса световой энергии.

В обсуждаемой работе решалась теоретическая задача о переносе световой энергии в "левых средах" с учётом также поглощения и дисперсии - зависимости скорости распространения волн от их частоты. Учёным удалось получить достаточно общие формулы, описывающие этот процесс, что поможет лучше проектировать квантовую память, минимизируя негативные эффекты от взаимодействия света со средой.

Более того, учёные определили условия, при которых скорость переноса энергии может стать точно равной нулю, что упрощает подбор свойств среды, необходимых для как можно дольшего сохранения фотонов в ней.

Работа носила, однако, чисто теоретический характер, и следующим логичным шагом должно стать экспериментальное подтверждение полученных результатов. Авторы надеются, что если их выводы верны, то время хранения квантовой информации в фотонах может быть значительно увеличено.