Учёные из Окриджской национальной лаборатории Министерства энергетики США разработали инновационный подход к повышению надёжности квантовых сетей. Исследование, возглавляемое доктором Сюань-Хао Лу, вызвало значительный интерес в научном сообществе, занимающемся развитием квантовых коммуникаций.

Команда создала уникальный квантовый вентиль, работающий одновременно с двумя фотонными степенями свободы — поляризацией и частотой. В сочетании с гиперзапутанностью этот метод способен существенно повысить устойчивость квантовой связи к ошибкам при передаче данных.

Высокоточные состояния Белла, синтезированные в одном фотоне, где поляризация служит в качестве управляющего кубита, а частота — в качестве целевого кубита. Источник: ORNL, U.S. Dept. of Energy

«Фотоны, являющиеся мельчайшими пакетами электромагнитной энергии, могут эффективно переносить информацию по квантовым сетям. Каждый фотон обладает несколькими степенями свободы, такими как путь, поляризация и частота, которые могут нести квантовую информацию. Квантовая связь между фотонами, известная как запутанность, делает возможным квантовую телепортацию. Однако эта связь крайне чувствительна к условиям окружающей среды, что может приводить к ошибкам при передаче», — поясняет доктор Лу.

Исследователи обнаружили, что использование гиперзапутанности — запутанности нескольких степеней свободы между двумя фотонами — позволяет повысить надёжность передачи информации. «Представьте фотон с горизонтальной поляризацией, соответствующий значению бита ноль. При прохождении через оптоволокно его поляризация может случайно измениться, что приведёт к ошибкам в передаче. Разработанные нами методы в сочетании с гиперзапутанностью способны подавлять такие ошибки при сетевом взаимодействии», — объясняет Лу.

Следующим этапом станет внедрение новой технологии в квантовую сеть Окриджской национальной лаборатории.

Подробнее на iXBT