Существуют ли абсолютно надежные способы передачи информации? Можно ли заставить атомы сохранять квантовое состояние поглощенных фотонов? Профессор физики Гарвардского университета Михаил Лукин описывает потенциальные применения квантовых сетей в рамках проекта Serious Science, созданного командой ПостНауки.

Со времен Эйнштейна известно, что свет перемещается через пустое пространство с удивительно большой скоростью. Тем не менее оказалось, что при взаимодействии с веществом его можно существенно замедлить. Дело в том, что при вхождении в вещество фотоны не могут свободно распространяться. В действительности они начинают перепрыгивать от атома к атому. В результате волны фотонов и волны поляризации в среде распространяются вместе. Такая комбинированная волна может обладать гораздо меньшей скоростью, чем свет в вакууме.

В современном мире свет используется для передачи информации. Преимуществами света является высокая скорость распространения и способность преодолевать большие расстояния без изменения. В наших работах мы показали, что посредством замедления и остановки света можно эффективно перенести содержащуюся в нем информацию в определенные свойства среды. В веществе эту информацию можно некоторое время хранить, считать позже или даже воздействовать на нее и, что самое главное, делать все это полностью квантовомеханически.

Рекомендуем по этой теме:
11493
Квантовая телепортация

Более того, такой тип квантовых сетей может обеспечить распределенные квантовые вычисления, что похоже на соединения классических компьютеров с помощью оптоволоконного кабеля. Еще одно важное направление, которое исследуют многие научные группы, в том числе наша, связано с использованием замедленных фотонов для создания сильного взаимодействия между отдельными квантами. Я думаю, многие помнят научно-популярные фильмы, в которых герои сражаются с использованием световых мечей. На практике такое, конечно, невозможно при использовании обычных материалов.