Созданы молекулярные кубиты для квантового интернета

Международная группа ученых разработала молекулярные кубиты, которые могут работать на частотах телекоммуникационных технологий. Это открытие, опубликованное в журнале Science, создает новый строительный блок для масштабируемых квантовых технологий, способных интегрироваться с существующими оптоволоконными сетями.

Аспиранты Лия Вайс и Грант Смит в лаборатории профессора Дэвида Оушалома. Фото: John Zich

Новые молекулярные кубиты содержат редкоземельный элемент эрбий, который обладает уникальными свойствами — хорошо поглощает и излучает свет, а также сильно взаимодействует с магнитными полями.

«Эти молекулы могут действовать как наномасштабный мост между миром магнетизма и миром оптики», — пояснила Лия Вайс, соавтор исследования.

Информация может кодироваться в магнитном состоянии молекулы, а затем считываться светом на длинах волн, совместимых с оптоволоконными сетями и кремниевыми фотонными схемами.

Используя оптическую спектроскопию и микроволновые методы, команда продемонстрировала, что эрбиевые молекулярные кубиты работают на частотах, совместимых с кремниевой фотоникой. Эта совместимость с зрелыми технологиями может ускорить разработку гибридных молекулярно-фотонных платформ для квантовых сетей.

«Мы делаем еще один шаг к масштабируемым квантовым сетям, которые можно подключать непосредственно к современной оптической инфраструктуре», — заявил профессор Дэвид Оушалом.

Молекулярные кубиты также могут служить высокочувствительными квантовыми сенсорами. Их крошечный размер и химическая гибкость позволяют встраивать их в биологические системы для измерения магнитных полей, температуры или давления на наноуровне.

Исследование открывает путь к созданию квантового интернета, который обеспечит сверхбезопасные каналы связи, соединение квантовых компьютеров на больших расстояниях и распределение квантовых сенсоров с беспрецедентной точностью.