Исследователи разработали миниатюрную оптическую ловушку, способную захватывать и удерживать одиночные фотоны с рекордной эффективностью. Устройство — ключевой компонент для создания фотонных квантовых компьютеров, способных масштабироваться до миллиона кубитов.
Проблема масштабирования
Существующие квантовые компьютеры IBM и Google используют кубиты на основе сверхпроводниковых цепей¹. Эта технология требует охлаждения до температур, близких к абсолютному нулю, и крайне трудно масштабируется: сегодня рекорд — несколько сотен кубитов. Для практически полезных задач нужны тысячи и миллионы.
Фотонные квантовые компьютеры — альтернативный подход, где кубиты кодируются в состояниях фотонов (частиц света). Они работают при комнатной температуре, легче интегрируются с оптоволоконными коммуникациями. Проблема: управление одиночными фотонами требует высокоэффективных компонентов.
Устройство новой ловушки
Разработанная ловушка представляет собой микрорезонатор размером в несколько микрометров, встроенный в фотонную схему на кремниевой подложке. Эффективность захвата фотона превысила 99% — рекорд для подобных устройств. Важно, что технология совместима со стандартными полупроводниковыми производственными процессами.
Российский контекст
Фотонные квантовые технологии — одно из направлений российской «Дорожной карты». МФТИ и ФТИ им. Иоффе ведут исследования в области фотоники. Компания «Российские квантовые системы», входящая в структуры «Ростеха», работает над практическими применениями квантовых технологий.
---
¹ Источник: New Scientist — https://www.newscientist.com/article/2461502-a-tiny-light-trap-could-unlock-million-qubit-quantum-computers/