Крошечные 3D-напечатанные «клетки для света» могут стать ключом к квантовому интернету
Новая квантовая память на чипе использует нанопечатные полые волноводы, быстро заполняемые атомами, для хранения квантовой информации, предлагая масштабируемый и воспроизводимый строительный блок для сетей
Короткое резюме
Международная команда учёных представила новый тип квантовой памяти, основанный на 3D-нанопечатанных структурах — «клетках для света». Эти полые волноводы, изготовленные с нанометровой точностью методом двухфотонной полимеризации на кремниевом чипе, быстро (за несколько дней) заполняются парами цезия, в отличие от традиционных волокон, требующих месяцев. В таких структурах световые импульсы преобразуются в коллективные возбуждения атомов и могут быть сохранены, а затем высвобождены по команде управляющего лазера.
Исследователям удалось сохранить сверхслабые импульсы, содержащие всего несколько фотонов, на несколько сотен наносекунд. Ключевым достижением стала интеграция нескольких идентичных «клеток» на одном чипе внутри паровой ячейки: они продемонстрировали практически одинаковые характеристики хранения, что критически важно для масштабирования. Воспроизводимость обеспечивается высокой точностью печати (вариации < 15 нм между чипами).
Платформа работает при температурах чуть выше комнатной, не требует криогенного охлаждения и сложных ловушек для атомов, что упрощает её внедрение. Такая память может стать основой для квантовых ретрансляторов (устраняющих потери в сетях), обеспечивать синхронизацию фотонов в квантовых вычислениях и, благодаря масштабируемости, открыть путь к созданию крупномасштабных квантовых фотонных систем.
Быстрое заполнение атомами
Открытая структура «клеток для света» позволяет парам цезия диффундировать в полость за несколько дней, а не месяцев, как в обычных полых волокнах, ускоряя производство
Высокая воспроизводимость и масштабируемость
3D-нанопечать обеспечивает нанометровую точность, позволяя создавать на одном чипе множество идентичных квантовых память с практически одинаковыми параметрами, что необходимо для пространственного мультиплексирования и масштабирования систем
Хранение сверхслабых световых сигналов
Память успешно сохраняла импульсы, содержащие всего несколько фотонов, на сотни наносекунд, с потенциалом увеличения времени хранения до миллисекунд для одиночных фотонов
Практичность и интеграционный потенциал
Устройство работает при температурах выше комнаты без криогеники, отличается долговременной стабильностью (без деградации за 5 лет) и может быть совмещено с волоконной оптикой и другими фотонными компонентами, что упрощает интеграцию в будущую инфраструктуру
Текст сгенерирован с использованием ИИ
