В квантовом Интернете будущего, то есть в Интернете квантовых компьютеров, запутанность должна быть разделена между двумя удаленными квантовыми компьютерами. Обычно это делается с помощью электромагнитных соединений, таких как оптические волокна.
В настоящее время одна из самых современных квантовых систем основана на сверхпроводящих схемах, работающих в микроволновом режиме. Каким бы сложным оно ни было, соединение таких компьютеров в сети по-прежнему представляет собой серьезную проблему: микроволны не могут распространяться далеко без потерь, что вредно для задач квантовых вычислений. Один из способов решить эту проблему – сначала связать микроволны с оптическими полями, а затем использовать оптические линии связи с гораздо меньшими потерями для связи на большие расстояния. Однако из-за большой разницы в длинах волн (миллиметры для микроволн и микрометры для света) это преобразование остается проблемой.
Объекты вибрируют при бомбардировке легкими частицами
Когда электромагнитное поле, я.е. лазерный луч отражается от вибрирующего объекта, он может считывать вибрацию. Это широко используемый эффект в оптическом зондировании. С другой стороны, электромагнитное поле состоит из фотонов, энергетических пуль света.
Когда свет отражается от объекта, фотоны бомбардируют его, вызывая дополнительную вибрацию. Эта дополнительная вибрация называется квантовым обратным действием. Отражение двух электромагнитных полей от одного и того же механического объекта обеспечивает эффективное взаимодействие между полями. Такое взаимодействие происходит независимо от длины волны двух полей.
Затем это взаимодействие можно использовать для создания сцепления между двумя полями, независимо от их длин волн, e.грамм. между СВЧ и оптикой. Хотя квантовое обратное воздействие может быть заметным для объектов размером с атом, только в последние годы исследователи смогли создать макроскопические механические устройства, которые настолько чувствительны, чтобы наблюдать этот эффект.
Сверхчувствительное механическое устройство способствует запутыванию
В своей работе, о которой теперь сообщается, исследователи из группы Quantum Optomechanics используют тонкую мембрану шириной 3×3 мм, сделанную из нитрида кремния и пронизанную узором отверстий, который изолирует движение центральной подушки. Это делает устройство достаточно чувствительным, чтобы показать квантовое обратное действие.
Они одновременно направляют на мембрану два лазера, при этом один лазер видит квантовое противодействие другого, и наоборот. Таким образом, между двумя лазерами возникает сильная корреляция и даже запутанность. «Можно сказать, что два лазера« разговаривают »посредством движения мембраны», – говорит Цзюньсин Чен, который работал над проектом во время своей докторской диссертации и является одним из основных авторов научной статьи.
«Мембранный осциллятор функционирует как среда взаимодействия, потому что лазеры не взаимодействуют друг с другом напрямую – фотоны не взаимодействуют друг с другом, только через осциллятор.«Юнсин Чен далее говорит:« Взаимодействие между фотонами и мембраной не зависит от длины волны, что в принципе допускает микроволновое оптическое запутывание.«Для этого потребуются дальнейшие экспериментальные работы – в частности, работа мембраны при температуре, близкой к абсолютному нулю, при которой сегодня работают сверхпроводящие квантовые компьютеры.
Эксперименты в этом направлении ведутся в Институте Нильса Бора.