Универсальный генератор запутанности: научный прорыв открывает путь к коммерческим квантовым системам

Швейцарские ученые совершили прорыв в области квантовых технологий, представив первую в мире полностью программируемую интегральную схему, способную генерировать все четыре состояния Белла — фундаментальные формы квантовой запутанности. Это достижение рассматривается как ключевой шаг к созданию масштабируемых и практичных квантовых сетей связи — основы будущего квантового интернета.

Устройство, созданное на основе перспективного материала — тонкопленочного ниобата лития, отличается полностью монолитной архитектурой. На одном чипе исследователям удалось объединить два критически важных компонента: яркий источник запутанных фотонных пар и программируемые интерферометрические элементы для управления квантовыми состояниями. Такая интеграция устраняет зависимость от громоздких внешних оптических систем, что является ключом к миниатюризации и масштабированию.

Технология работает следующим образом: в периодически поляризованных волноводах длиной 1,5 мм под воздействием лазерной накачки происходит нелинейный оптический процесс, генерирующий запутанные пары фотонов с длиной волны 1550 нм. Это делает систему совместимой с современной волоконно-оптической инфраструктурой.В ходе экспериментов чип продемонстрировал выдающуюся производительность: точность генерации всех четырех состояний Белла превысила 90%, достигнув пикового значения в 93,1%. Исключительно высокая видимость двухфотонной интерференции (99,0±0,7%) подтвердила качество запутанности и идентичность фотонов. Выбор ниобата лития в качестве платформы оказался решающим, так как этот материал одновременно обладает мощными нелинейно-оптическими свойствами и позволяет осуществлять сверхбыстрое электрооптическое управление.

С практической точки зрения разработка решает проблему универсальности: один программируемый чип потенциально может заменять множество специализированных устройств для разных квантовых протоколов. Это открывает путь к созданию гибких, адаптируемых систем для коммерческого применения в ближайшие годы.

На фоне этого достижения стоит напомнить о другом знаковом событии: перед Новым годом российские исследователи представили первый отечественный ионный квантовый компьютер на принципиально новой архитектуре, использующей семиуровневые ячейки («кусепты»), что эквивалентно 72 стандартным кубитам.

Ранее сообщалось, что в Германии разработали метод защиты десен без разрушения микробиома.