«Запутанность-на-чипе»: очередной этап в сторону квантовых компов

    В отличие от магического кольца Бильбо, которое запутывает человеческие сердца, инженеры сделали новое микрокольцо, которое запутывает отдельные крупицы света. Это же первый важнейший этап для целого ряда новеньких технологий.

    «Запутанность-на-чипе»: очередной этап в сторону квантовых компьютеров

    Квантовая запутанность — мгновенная взаимосвязь меж двумя частичками вне зависимости от них расстояния друг от друга — один из самых увлекательных, перспективных и интригующих феноменов физики. Адекватно настроенные запутанные фотоны умеют выполнить революцию в вычислительной технике, коммуникационных разработках и кибербезопасности. Хотя запутанность уже образовывалась в лаборатории и даже в сравнимо больших оптоэлектронных ингридиентах, практический родник запутанных фотонов, который может поместиться на всегдашнем компьютерном чипе, останется неуловимым.

    Новое изучение, опубликованное в журнальчике Optica, определяет, как только команда ученых в первый раз в истории сделала микроскопичный ингридиент, довольно маленький, дабы он мог разместиться на обычной кремниевой микросхеме, которая может обеспечить непрерывную подачу запутанных фотонов.

    Новенькая конструкция базирована на уже знаменитой кремниевой технологии, знаменитой как только микрокольцевой резонатор. Эти резонаторы на деле воображают собой петли, кои умеют запутывать, а уж потом переизлучать крупицы света. Корректируя художественный дизайн сего резонатора, ученые сделали новый родник запутанных фотонов, неописуемо минимальный и высокоэффективный, что выполняет его безупречным компонентом-на-чипе.

    «Главное привилегию нашего новенького родника состоит в том, что он мелкий, ярчайший и основан на кремнии, — говорит Даниэль Бажони, ученый из Вуза Павии в Италии, соавтор работы. — Диаметр кольцевого резонатора — 20 микрон, одна третья ширины людского волоса. Прошлые родники были в сотки раз все больше, чем тамошний, что мы разработали».

    От запутанности к инновациям

    Ученые и инженеры издавна признали огромнейший практический потенциал запутанных фотонов. Это же любознательное проявление квантовой физики, которое Эйнштейн называл «жутким воздействием на расстоянии», имеет два немаловажных значения для мира современных технологий.

    Во-первых, ежели что-то повлияет на один из запутанных фотонов, альтернативный одномоментно отреагирует на это же воздействие, даже ежели присутствует на обратной стороне компьютерного чипа либо на обратном финале галактики. Этакое поведение можно применять для повышения мощности и скорости вычислений. Во-вторых, ежели два фотона в неком роде можно полагать единым целым, это же дозволяет сделать коммуникационный протокол, который будет неподвластным никакому взлому.

    «Запутанность-на-чипе»: очередной этап в сторону квантовых компьютеров

    Зеленоватая волна — пучок лазера; красноватые и синеватые — запутанные нескольких фотонов

    Это же неосуществимое на первый взор поведение имеет значимое значение для развития конкретных технологий последующего поколения, этаких как только компы, кои будут намного сильнее, чем самые современные и продвинутые суперкомпьютеры современности, также неопасных телекоммуникаций.

    Запутанность-на-чипе

    Но, дабы реализовать эти новейшие технологии в жизнь, востребован новейший класс излучателей запутанных фотонов, кои можно будет не сложно включить в имеющиеся технологии кремниевых микросхем. Достигнуть данной цели существовало тяжело.

    На сегодня излучатели запутанных фотонов — сделанные в большей степени из умышленно спроектированных кристаллов — умеют быть уменьшены лишь перед началом пары мм, что на не мало порядков все больше, чем надо для приложений на-чипе. За исключением тамошнего, этакие элементы просят не мало энергии, очень принципиальной части в области телекоммуникаций и вычислений.

    Дабы решить эти трудности, ученые исследовали потенциал кольцевых резонаторов в качестве новенького родника запутанных фотонов. Эти ладно зарекомендованные оптоэлектронные ингридиенты умеют быть не сложно вытравлены на кремниевой подложке определенно эдак же, как только и альтернативные ингридиенты полупроводниковых чипов. Дабы «накачать», либо запитать, резонатор, вдоль оптического волокна на входной стороне эталона направляется лазерный пучок, который потом сливается с резонатором и запускает фотоны в гонку вокруг кольца. В данной петле у фотонов возникает безупречная среда для общения и запутывания.

    Когда фотоны вынянчат из резонатора, ученые установили, что существенное них число оказывается запутанными.

    «Наше прибор способно источать свет с поразительными квантовыми качествами, кои ни разу и не наблюдались на примере вмонтированного родника, — разговаривает Бажони. — Скорость, с которой образуются запутанные фотоны, беспримерна для кремниевых встроенных источников и сопоставима по размерам выдачи с сильными кристаллами, накачиваемыми максимально сильными лазерами».

    Применение и будущее технологии

    Ученые полагают, что них работа имеет особенное значение, потому что показывает, в первый раз в истории, квинтэссенцию квантового спецэффекта — запутанности — в уже испытанной и ладно знаменитой технологии.

    «За крайние пару лет кремниевые интегрируемые прибора разрабатывались для фильтрации и направления света, по наибольшей части для телекоммуникационных приложений, — разговаривает Бажони. — Наш микрокольцевой резонатор не сложно возможно применен наряду с таковыми приборами, что приближает нас к всеполноценной запутанности-на-чипе».

    Таким макаром, эта работа может содействовать принятию квантово-информационных технологий, а именно протоколов квантовой криптографии. По воззрению Бажони и его коллег, эти протоколы уже были продемонстрированы и протестированы. Им же и не хватает пары деталей, в фолиант числе и маленького и надежного родника запутанных фотонов, могущих распространяться в оптоволоконных паутинах. Неполадка, выходит, решена.