Создан прототип "квантовой памяти"

Группе Криса Монро из Университета штата Мичиган (monroelab2.physics.lsa.umich.edu) недавно удалось показать, что отдельный атом может быть использован для хранения бита информации, а фотон может передавать эту информацию с одного места на другое. В эксперименте, о результатах которого сообщается в журнале Nature (Vol. 428, P. 153-157, 2004), использовался контролируемый электрическим полем ион кадмия в ловушке. Информация была закодирована в спиновых состояниях составляющих атома (электронов и ядра). После накачки атома с помощью лазера происходило спонтанное излучение фотона, состояние которого было скоррелировано с состоянием атома, и эта информация могла быть считана с помощью детектора.

"Такие мобильные или, как их еще называют, "летающие" кюбиты (квантовые биты), в принципе, могут транслироваться на многие километры, - комментирует эксперимент известный специалист по квантовому компьютингу Юджин Полжик (Eugene Polzik) из Университета Аархуса (Дания), - и служить для создания квантовых связей на больших расстояниях".

В основе эксперимента - известное чисто квантовое явление, называемое запутыванием (entanglement) квантовых состояний, которое заключается в том, что две частицы находятся в скоррелированных состояниях так, что изменение состояния одной из них вызывает соответствующее мгновенное изменение состояния другой независимо от того, на каком расстоянии они находятся. В свое время несколько обескураженный этим обстоятельством Альберт Эйнштейн назвал запутывание "призрачным взаимодействием на расстоянии". До сих пор ученым экспериментально удавалось запутать состояния двух атомов или двух фотонов. В новом эксперименте впервые были запутаны состояния атома и фотона.

В следующем эксперименте Монро надеется запутать состояния двух атомов кадмия на расстоянии с помощью двух фотонов. Успех будет означать, что данная схема масштабируема и может послужить для создания сколь угодно мощного квантового компьютера.

Подробности в электронном препринте: xxx.lanl.gov/pdf/quant-ph/0401020.

Новый рекорд в квантовой криптографии

Японским ученым из NEC, Организации прогресса в области телекоммуникаций Японии и Японского агентства науки и технологии удалось передать единичный фотон по оптоволоконному каналу на 150 км, побив, тем самым, свой прошлогодний (июльский) рекорд в 100 км. В данном случае удалось преодолеть одну существенную трудность при передаче фотона на расстояния, превышающие 100 км. А связана она с тем, что даже если использовать детекторы с низким уровнем шума, то в результате рассеяния в самом оптоволокне уровень шума будет достаточно высоким. Для решения проблемы японские ученые предложили однонаправленную систему, в основе которой два асимметричных интерферометра Маха-Цендера и особые фотонные детекторы с низким уровнем шума. В результате удалось достичь видимости более 80% при передаче на 150 км, что соответствует ошибке при передаче квантового бита меньшей, чем 10%, а этого достаточно для обеспечения условий безопасной коммуникации. Кроме того, интерфенционная картина была стабильной более часа, что также является очень хорошим показателем.

Статья будет опубликована в "Electronics Letters", а электронный препринт доступен для скачивания (в pdf-формате) с xxx.lanl.gov/pdf/quant-ph/0403104. Краткое введение в квантовую криптографию можно почитать на: www.qubit.org/library/intros/crypt.html.

Сергей САНЬКО