Исследователи из лаборатории LKB (Laboratoire Kastler Brossel), Париж, удвоили показатель эффективности хранения оптических квантовых данных в кубитах, которые выступают в роли ячеек квантовой памяти. Эффективность и надежность работы новой квантовой памяти была поднята с 30 до 70 процентов, что уже позволяет использовать ее не только для хранения информации, но и для реализации процедур квантового поиска. Отметим, что для практической реализации некоторых алгоритмов поиска и безопасных протоколов квантовой связи требуется эффективность не ниже 50 процентов.

Отметим, что в последние годы было создано множество видов квантовой памяти на основе различных материалов, ионов, кристаллов и сверхохлажденных атомов, которые позволяют контролировать взаимодействия между носителем квантовой информации, обычно фотонами света, и физической средой для хранения данных. Однако, до последнего времени никакая из такой памяти не могла обеспечить уровень достоверности (сохранности исходных данных) более 30 процентов.

«Мы взяли несколько известных ключевых компонентов квантовых технологий и объединили их в пределах одной единственной установки» — рассказывает Пьер Верна-Грис (Pierre Vernaz-Gris), один из ведущих исследователей, — «Совмещение различных методов и технологий позволило нам добиться самой высокой эффективности, позволяющей с малым уровнем ошибок записывать, хранить и считывать информацию из оптических кубитов».

Ключевым моментом новой технологии является преобразование фотонного кубита в соответствующее квантовое состояние охлажденных светом лазера атомов цезия. Контролирующий лазерный луч индуцирует состояние электромагнитной прозрачности облака атомов цезия. В момент, когда в это облако попадает фотон-носитель квантовой информации, лазерный свет отключается и содержащаяся в фотоне информация преобразовывается в квантовое состояние атомов цезия. Это состояние сохраняется достаточно долго до того момента, когда атомы снова освещаются лазерным светом.

Такой подход уже использовался ранее для создания квантовой памяти, однако эффективность такого подхода связана напрямую с количеством атомов, вовлеченных в процесс взаимодействия. Французским ученым удалось создать сильно сжатое удлиненное облако сверхохлажденных атомов, длина которого была равна почти трем сантиметрам, которое оказалось способным эффективно хранить данные. Более того, ученым удалось реализовать технологию пространственного мультиплексирования облака сжатых атомов, получив в качестве «бонуса» высокое значение соотношения сигнал/шум.

Отметим, что группа из лаборатории LKB добилась множества успехов в области квантовых технологий за последние годы. Среди этих успехов можно выделить создание «многоуровневой» квантовой памяти, полной остановки света, распространяющегося внутри оптического волокна и многое другое.