Квантовая память играет ключевую роль в квантовой связи и квантовых вычислениях. Однако до настоящего времени неконтролируемый шум вынуждал разработчиков квантовых запоминающих устройств выбирать между ограниченной эффективностью (долей успешно восстановленных входных состояний) и ограниченной точностью (сходством между восстановленными и входными состояниями).
Цзиньсянь Го из Шанхайского университета Цзяо Тун и его коллеги продемонстрировали способ устранения этого компромисса [1]. Исследователи представили квантовое запоминающее устройство с высокой эффективностью и точностью, которое, по их словам, может способствовать развитию высокоскоростных квантовых сетей, манипулированию квантовыми состояниями и крупномасштабным квантовым вычислениям.
Предыдущие методы
Предыдущие методы повышения эффективности квантовой памяти также усиливали шум, что значительно снижало её точность. Попытки подавить этот шум обычно приводили к снижению эффективности.
Чтобы преодолеть этот тупик, Го и его коллеги создали квантовое запоминающее устройство на основе атомного газа. Входные состояния передавались фотонами, а сохранённые состояния — спиновыми волнами, локализованными в газе.
Исследователи внедрили две инновации:
1. Они раскрыли фундаментальный физический механизм, лежащий в основе процесса передачи информации от входных фотонных состояний к сохранённым состояниям спиновых волн, что позволило оптимизировать этот процесс.
2. Они разработали способ использования света для точной формы и сжатия спиновых волн, облегчая извлечение сохранённых состояний.
Эти два шага позволили максимизировать эффективность памяти при минимизации шума.
Результаты
Новая квантовая память имеет эффективность до 94,6%. Её соотношение шума к эффективности как минимум в 5 раз ниже, чем у обычных квантовых запоминающих устройств, что позволяет достичь точности до 98,9%.
Автор перевода
— Ryan Wilkinson
Ryan Wilkinson — ответственный редактор журнала Physics Magazine, базируется в Дареме, Великобритания.
[1] — ссылка на источник.