Долгоживущие кубиты обеспечивают квантовый интернет на расстоянии до 2000 км

Вычисления

Редакция сайта «Технологические инновации» — 11.11.2025

Невероятно чистые кристаллы редкоземельных элементов, созданные с использованием новой технологии, обеспечивающей долгую и успешную работу кубитов. [Изображение: Джейсон Смит/UCiCago]

Квантовый Интернет

Объединение квантовых компьютеров в единое целое для создания безопасных высокоскоростных квантовых сетей , включая будущий квантовый интернет , предполагает обеспечение сохранения запутанности частиц в оптоволоконных кабелях. Чем дольше эти атомы остаются запутанными, поддерживая взаимную квантовую когерентность, тем больше расстояние, на котором квантовые компьютеры могут взаимодействовать друг с другом.

В настоящее время максимальное расстояние, на котором два квантовых компьютера могут общаться друг с другом по оптоволоконному кабелю, составляет несколько километров.

Затем Шобхит Гупта и его коллеги из Чикагского университета (США) отложили в сторону сетевое оборудование — связь и усиление сигнала — и обратили свое внимание на сами кубиты, стремясь усилить их взаимосвязь, то есть увеличить время, в течение которого они остаются запутанными.

Им удалось увеличить время квантовой когерентности отдельных атомов эрбия с 0,1 миллисекунды до более чем 10 миллисекунд, что позволило передавать сигналы по оптоволоконному кабелю на расстояние более 2000 км с использованием современного оборудования. В одном случае соединение между двумя атомами длилось до 24 миллисекунд, что теоретически позволило бы квантовым компьютерам устанавливать связь на впечатляющем расстоянии в 4000 км, но это всё ещё был выдающийся результат.

«Впервые технология создания квантового интернета в глобальном масштабе стала нам доступна», — заявил профессор Тянь Чжун, координатор группы.

Структура долгоживущих кубитов. [Изображение: Шобхит Гупта и др. - 10.1038/s41467-025-64780-6]

Долгоживущие кубиты

Инновация заключалась не в использовании новых или других материалов, а в создании устройств с использованием тех же материалов, но другим способом. Команда создала кристаллы с редкоземельными элементами, необходимые для создания квантовой запутанности, используя метод молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ), вместо традиционного метода Чохральского.

«Традиционный метод производства этого материала заключается в плавлении ингредиентов в кастрюле», — сказал Чжун, имея в виду метод Чохральского. «Вы добавляете ингредиенты в нужной пропорции, а затем всё плавите. Смесь достигает температуры выше 2000 градусов Цельсия и медленно охлаждается до образования кристалла».

Чтобы превратить кристалл в компонент компьютера, его необходимо химически «вылепить» до нужной формы. Это можно сравнить с работой скульптора, который берёт кусок мрамора и удаляет из статуи всё лишнее.

Однако метод МЛЭ (молекулярно-лучевой эпитаксии) больше напоминает 3D-печать . Материал распыляется, создавая тонкие слои один за другим, создавая необходимый кристалл в его точной конечной форме, без зубила, без молотка и без необходимости шлифовки, сохраняя аналогию со скульптором.

«Мы начали с нуля, а затем собрали это устройство атом за атомом», — сказал Чжун. «Качество и чистота этого материала настолько высоки, что свойства квантовой когерентности этих атомов становятся превосходными».

Сейчас команда готовится к реальному испытанию этих «долгоживущих» кубитов, которое они планируют провести, используя катушки оптического волокна длиной 1000 км. «Прежде чем проложить оптоволокно, скажем, от Чикаго до Нью-Йорка, мы проверим его здесь, в моей лаборатории», — сказал Чжун.

Другие новости о:

Больше тем