Фотони можуть стати оперативною пам'яттю майбутніх квантових комп'ютерів
Вчені з Єльського університету знайшли новий спосіб керувати і маніпулювати квантовим станом фотонів мікрохвильового випромінювання, що може бути використано у створенні майбутніх квантових комп'ютерів, які, маючи безпрецедентну швидкість і обчислювальну потужність, зможуть влаштувати революцію в області інформаційних технологій. Подібно звичайним комп'ютерам, квантових комп'ютерів також необхідно мати здатність одержувати, зберігати та обробляти інформацію. І якщо в області обробки квантової інформації в наш час вчені вже досягли деяких успіхів, то з технологіями тривалого зберігання цієї "крихкою" інформації справа йде трохи інакше.
Йельские фізики в публікації в одному з останніх випусків журналу Nature повідомили про розробленої ними нової технології зберігання інформації, яка має чималий шанс стати оперативною пам'яттю майбутніх квантових комп'ютерів. В їх методі квантова інформація зберігається в фотонах, найменших частинках мікрохвильового випромінювання. Ці фотони можуть служити вмістищем квантової інформації протягом тривалого часу і вони майже не взаємодіють з середовищем, через яку вони переміщуються, будь це коаксіальні кабелі, скло оптоволоконних ліній або просто повітря. Слабка сила взаємодії мікрохвильових фотонів перешкоджає поглинанню їх матеріалом середовища, втрати і перекручування інформації що міститься в них квантової інформації.
У звіті дослідників описана спеціальна штучна середовище в якій мікрохвильові фотони, стикаючись один з одним, передають записану в них квантову інформацію, що дозволяє зберігати цю інформацію практично нескінченне час. Це середовище складається з мікрохвильовою резонаторної порожнини, поєднаної з охолодженим до наднизької температури квантовим бітом, кубитом, який займається обробкою інформації, її читанням і записом в мікрохвильові фотони, які виступають в ролі неразрушаемого сховища квантової інформації.
"Наш експеримент показав, що зараз ми вже в змозі створити середовище, яка, з одного боку, дозволяє нам без обмежень управляти квантовим станом фотонів, а з іншого боку, не поглинає ці фотони, що у зворотному випадку призвело б до руйнування і втрати квантової інформації" - розповів Герхард Кирхмайр (Gerhard Kirchmair), дослідник з Єльського університету, - "це середовище може виступати в якості сховища інформації без потреби в складних методах контролю, що дозволить значно спростити певні алгоритми квантових обчислень. Те, що ми зробили, ще не є квантовим комп'ютером, але майбутні квантові комп'ютери напевно будуть мати потребу в подібному сайті або вузлах".