Новый чип может хранить квантовую информацию в виде света

Новый чип может хранить квантовую информацию в виде света

Исследователи впервые создали наноразмерные чипы квантовой памяти, хранящие информацию в отдельных фотонах. Чипы смогли хранить данные 75 наносекунд, при этом надёжность хранения составила 97 процентов.

Хранение данных в свете

Наступает эпоха квантовых компьютеров, и группа инженеров Калифорнийского технологического института разработала компьютерный чип, приближающий нас к новому этапу в компьютерных вычислениях.

И традиционные, и квантовые компьютеры хранят данные в двоичном коде. Но если традиционный компьютер хранит данные как биты, имеющие значение 0 или 1, квантовый компьютер хранит информацию в виде кубита, значение которого 0 или 1 или же и 0 и 1 одновременно. Так как у фотонов отсутствует заряд и масса, они являются исключительно безопасным и эффективным средством хранения квантовых данных, но придумать, как использовать единичные фотоны для хранения и передачи квантовых данных оказалось непросто. Казалось невозможным делать это на чипе, в наномасштабе, но исследователи в Калтехе нашли решение.

Подпись к изображению: Квантовая микросхема памяти Caltech глазами художника

Этот чип является самым маленьким в мире устройством квантовой памяти. Он включает модули памяти 700 нанометров в ширину и 15 микрон в длину — это примерно размер эритроцита — созданные на основе оптических полостей кристаллов с примесями ионов редкоземельных элементов. Эти ионы позволяют модулям памяти эффективней поглощать фотоны, подаваемые в них лазером.

Новая эра

Начальное тестирование чипов обнаружило способность сохранять данные в течение 75 наносекунд, при 3 процентах ошибок. Но чтобы стать рабочим компонентом квантового вычислителя, от чипа требуется способность хранить информацию в течение 1 миллисекунды. Достижение этого является одной из целей дальнейшей работы. Другая задача — научиться встраивать чипы памяти в сложные квантовые схемы.

Продолжая работу, группа удовлетворена уже достигнутым. «Такое устройство является важным компонентом будущих квантовых сетей, используемых для передачи квантовой информации», — пишет Андрей Фараон, преподаватель Калтеха и соавтор исследования.

«Эта технология не только даёт предельную миниатюризацию квантовой памяти, но также обеспечивает лучший контроль за взаимодействием между фотонами и атомами», — говорит руководитель проекта Тиан Жонг.