Ученые из Университета Цинхуа в Пекине объявили о создании и успешном испытании первого экспериментального квантового роутера
В основу экспериментального роутера лег эффект квантового сцепления: когда квантовые биты (кубиты) – маленькие элементы хранения информации в квантовой системе – имеют связь между собой, и когда состояние одного кубита изменяется, изменяется и состояние другого.
В своем экспериментальном роутере ученые закодировали информацию в поляризацию фотонов, горизонтальную или вертикальную. Исследователи начали с создания единичного фотона, который находится в суперпозиции состояний горизонтальной и вертикальной поляризации. Затем исследователи конвертировали этот единичный фотон в два сцепленных фотона с помощью процесса под названием параметрическое рассеяние света. Оба этих фотона также продолжали находиться в суперпозиции состояний горизонтальной и вертикальной поляризации.
Роутер работает по следующему принципу: поляризацию одного из фотонов он использует как контрольный сигнал для определения маршрута другого фотона, содержащий информацию. Само по себе устройство достаточно простое и состоит из набора полупрозрачных зеркал для направления фотонов и фазовых пластин, которые меняют их полярность. Хитрость заключается в настройке роутера таким образом, чтобы поляризация контрольного фотона влияла на маршрут. Группа ученых добилась этого путем изменения поляризации контрольного фотона, используя четвертьволновые и полуволновые фазовые пластины. Затем благодаря феномену квантового сцепления информационный фотон следовал по соответствующему маршруту.
Однако, роутер китайских исследователей имеет одно существенное ограничение: он может управлять только одним кубитом в единицу времени. Это ограничение вытекает из принципа работы параметрического рассеяния света. Таким образом, построенное учеными устройство по сути является лишь экспериментом и никогда не найдет применения в реальных квантовых сетях.