Немецкие ученые разработали метод генерации одиночных фотонов в алмазах с помощью сверхбыстрых лазерных импульсов. Эта технология решает одну из ключевых проблем в создании квантовых сетей — потерю эффективности при фильтрации сигнала, и приближает появление практических систем квантовой связи.
В центре их исследования находятся алмазы со специальными дефектами кристаллической решетки, известными как центры вакансий олова, или SnV. Эти структуры выступают в роли стабильных кубитов — носителей квантовой информации, которые связывают ее со световыми частицами.
Главная проблема, с которой долгое время сталкивались ученые, заключалась в управлении этими кубитами с помощью света без потери качества сигнала. Традиционные методы фильтрации снижали эффективность системы и ограничивали ее масштабирование. Немецкие физики решили эту задачу, применив сверхбыстрые лазерные импульсы.
Разработанный подход, названный SUPER, позволяет управлять квантовым состоянием системы на принципиально новых временных масштабах. Это открывает путь к более быстрым квантовым операциям. Важно, что метод сохраняет спиновое состояние системы, что необходимо для создания квантовой запутанности между удаленными узлами.
Главным достижением стало то, что новый метод позволяет эффективно возбуждать систему и получать чистые одиночные фотоны, пригодные для передачи данных. Именно фотоны выступают основными носителями информации в квантовых сетях, в отличие от классической связи, где используются двоичные биты.
В работе объединились несколько научных направлений: создание алмазных наноструктур, сверхбыстрая оптика и теоретические модели. По словам исследователей, полученные результаты приближают эпоху практического применения алмазных квантовых ретрансляторов и распределенных квантовых компьютеров.
Читайте также: «Ученые Сколтеха решили проблему утечки сигнала в 6G».