O tym autorzy piszą na łamach Physical Review Letters, podkreślają, że dzięki nowemu podejściu możliwe będzie przechowywanie informacje przez długi czas pomimo aktywności zachodzącej w obrębie sieci. Na potrzeby rozwoju swojego projektu naukowcy wykorzystali pojedyncze fotony emitowane z pojedynczego jonu atomowego i użyli splątania kwantowego między tym jonem a fotonami.
Czytaj też: Komputery kwantowe wreszcie będą potężne. Wystarczy zmienić mały szczegół
Zazwyczaj jony wykorzystuje się do prowadzenia obliczeń kwantowych, podczas gdy fotony są stosowane do przesyłania informacji kwantowej między odległymi węzłami. W tym przypadku badacze chcieli natomiast sprawdzić możliwość połączenia uwięzionych jonów z fotonami.
Jak się pewnie domyślacie, integracja pamięci kwantowej z węzłem sieciowym nie należy do łatwych zadań. Podstawowy problem wynika z faktu, że taka pamięć musiałaby być odporna na zachodzącą aktywność sieciową. Informacja kwantowa przechowywana w pamięci nie może więc podlegać wszelkiego rodzaju zakłóceniom pojawiającym się w czasie nawiązywania połączenia sieciowego.
Pamięć kwantowa przechowująca informacje w sieci kwantowej z uwięzionymi jonami pozwala na ograniczenie stosowania pułapek jonowych
Aby zapobiec tym negatywnym efektom wymagana jest odpowiednia izolacja między pamięcią a siecią, przy jednoczesnym zachowaniu szybkiego i niezawodnego mechanizmu, który sprzęga pamięć z siecią w razie konieczności. Z kolei do stworzenia pamięci kwantowej członkowie zespołu badawczego użyli atomów strontu i wapnia. Dzięki temu udało się ograniczyć zakłócenia nazywane przesłuchem, co w konsekwencji pozwoliło na wykrywanie błędów w czasie rzeczywistym i wykorzystanie chłodzenia typu in-sequence.
Jak wyjaśniają autorzy, wapń-43 zapewnia odporność na niepożądane skutki działania pola magnetycznego, zwiększając czas koherencji. Z kolei stront-88 świetnie sprawdza się w generowaniu fotonów dla sieci, ponieważ wykazuje czułość na szum pola magnetycznego. Przenosząc informację kwantową ze strontu do wapnia naukowcy mogli zachować stan splątania przez dłuższy czas. Ile wynosił ten okres? Około 10 sekund, co jest rezultatem co najmniej 1000 razy lepszym niż wcześniej.
Czytaj też: Powstał tłumacz dla technologii kwantowych. To wspaniała wiadomość dla zaawansowanej komunikacji
Na tym zalety proponowanego rozwiązania się nie kończą. Jon strontu może być ponownie wykorzystany na potrzeby tworzenia kolejnych splątanych fotonów i to bez utraty pożądanych właściwości. W czasie testów wyszło na jaw, że taka pamięć jest bardzo wytrzymała i ponowna stanowić klucz do sukcesu w zakresie rozproszonego kwantowego przetwarzania informacji. Mówi się między innymi o wykonywaniu zaawansowanych obliczeń kwantowych poprzez przetwarzanie informacji i łączenie ich z innymi modułami z pominięciem stosowania skomplikowanych pułapek jonowych. Wystarczy wspomnieć, iż dłuższy czas splątania powinien przełożyć się na zwiększenie dokładności zegarów atomowych.
