В Китае создали 100-канальный детектор фотонов для квантового интернета
Учёные из Шанхайского института микросистем и информационных технологий создали детектор одиночных фотонов на 100 каналов — втрое больше привычных 32. Он позволит строить широкополосные квантовые сети
Детекторы одиночных фотонов — ключевая часть квантовых сетей: они регистрируют отдельные частицы света (фотоны), в которых можно хранить квантовую информацию. Самые точные из них — сверхпроводящие — работают в криогенной камере при сверхнизкой температуре, а сигнал с них снимают приборы при комнатной температуре. Их соединяют толстыми металлическими коаксиальными кабелями, и по этим кабелям в камеру проникает тепло. Чем больше каналов, тем больше кабелей и тепла, поэтому стандартом стали детекторы на 32 канала.
Шанхайская команда полностью переработала конструкцию: вместо коаксиальных кабелей она применила гибкие многожильные микрополосковые линии высокой плотности. Они сверхтонкие и плохо проводят тепло: в камеру попадает в 21 раз меньше тепла, чем по обычным кабелям. Это позволило довести число каналов до 100, сохранив стабильность работы и почти не увеличив размеры устройства.
Детектор семь суток работал без перерыва, и температура в камере всё это время оставалась ниже 2,1 кельвина — чуть выше абсолютного нуля (−273,15 °C). Каналы регистрировали 80 % фотонов, а ложных срабатываний было крайне мало. Затем команда собрала сеть, которая раздаёт запутанные фотоны — частицы, чьи квантовые состояния связаны между собой. Пять пользователей, соединённых десятью двусторонними квантовыми линиями, получали фотоны через каналы нового детектора, и квантовая информация сохранялась с точностью более 90 %.
Работа опубликована в журнале Laser & Photonics Reviews. Будущий квантовый интернет, скорее всего, будет похож на нынешние оптоволоконные сети, потому что на такую сеть проще перейти. Детекторы одиночных фотонов нужны в нём для передачи квантовых данных и по оптоволокну, и по космическим линиям связи.
Ранее по теме: Прорыв в квантовой телепортации: учёные решили задачу, над которой бились 25 лет
Источник: Interesting Engineering
