Квантовый интернет стал ближе благодаря молекулам эрбия, совместимым с оптоволокном
Коллектив ученых из Чикагского университета, Калифорнийского университета в Беркли, Национальной лаборатории Аргонн и Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли сообщил о создании новых молекулярных кубитов, работающих на частотах телекоммуникационного диапазона. Это достижение, объединяющее в одной системе магнетизм и свет, рассматривается как значительный шаг на пути к созданию квантового интернета. Основой для новых кубитов послужил редкоземельный элемент эрбий, который ценится за свои чистые оптические свойства и сильные магнитные взаимодействия. Исследователи подчеркивают, что разработанные молекулы могут выступать в роли наномасштабного моста между миром магнетизма, лежащим в основе многих квантовых устройств, и миром оптики, используемой для передачи квантовой информации.
Как пояснила Лия Вайс, постдокторант Чикагского университета и соавтор исследования, информация может кодироваться в магнитном состоянии молекулы, а затем считываться с помощью света на длинах волн, совместимых с широко распространенными технологиями волоконно-оптических сетей и кремниевых фотонных схем. Эта интеграция открывает путь к созданию масштабируемых квантовых сетей, способных напрямую использовать существующую оптическую инфраструктуру. Оптическая спектроскопия и микроволновые испытания подтвердили, что молекулярные кубиты работают на частотах, уже используемых в кремниевой фотонике, что является ключевым для телекоммуникаций, высокопроизводительных вычислений и прецизионных датчиков.
По словам профессора Дэвида Авшалома, ведущего исследователя проекта, демонстрация универсальности этих эрбиевых молекулярных кубитов является еще одним шагом к практическим квантовым сетям. Молекулы уже обладают свойствами, необходимыми для архитектур с множеством кубитов, что открывает возможности для их применения в гибридных квантовых системах и сверхчувствительном зондировании. Уникальная химическая гибкость молекул позволяет адаптировать их для работы в различных средах, включая кремниевые чипы и даже биологические системы, для измерения магнитных полей, температуры или давления на наноуровне. Синтетическая молекулярная химия, как отметили коллеги из Беркли, предоставляет уникальную возможность для точной настройки квантовых материалов на молекулярном уровне, открывая путь к созданию систем с заданными свойствами для сетей, сенсоров и вычислительных устройств
Исследование опубликовано в научном журнале .