Десятиканальный фотонный интерфейс параллельно связал атомные кубиты

Физики продемонстрировали фотонный интерфейс с десятью параллельными каналами, связывающий нейтрально-атомные кубиты с оптическими модами для передачи квантовой информации. Работа, опубликованная в сентябре 2026 года, резко увеличивает скорость квантовой связи между узлами сети по сравнению с однофотонными интерфейсами, служившими стандартом до сих пор.

Нейтральные атомы как платформа для квантовых вычислений

Нейтральные атомы в оптических ловушках — один из наиболее перспективных физических носителей для квантовых компьютеров: они демонстрируют длительное время когерентности и масштабируются до сотен и тысяч кубитов. Ключевая проблема — коммуникация между квантовыми процессорами: для объединения нескольких атомных устройств в сеть необходимо передавать запутанные состояния через оптические каналы.

Традиционный подход — один фотон на один канал — крайне медленен: вероятность успешной передачи запутанности за одну попытку мала, а попытки приходится повторять тысячи раз.

Принцип десятиканального интерфейса

Авторы разработали интегрированную фотонную схему, в которой один атом одновременно взаимодействует с десятью оптическими модами, сформированными массивом микролинз и оптических волноводов. При каждой попытке передачи запутанности фотон может быть испущен в любой из десяти каналов, и успех засчитывается по любому из них.

Это повышает суммарную вероятность успеха за одну попытку в соответствии с числом каналов, не увеличивая число атомов или попыток.

Ключевые показатели:

• Суммарная скорость генерации запутанных пар между двумя узлами возросла в 8,7 раза по сравнению с однофотонным интерфейсом;
• Качество запутанности (верность — fidelity) сохранялось выше 95%;
• Устройство реализовано в стандартном криостате без экзотических компонентов.

Значение для квантовых сетей

Квантовые сети требуют высокой скорости распределения запутанности для работы протоколов квантовой коммуникации и распределённых квантовых вычислений. Увеличение скорости в 8–9 раз без потери качества — существенный шаг к практической квантовой связи на нейтрально-атомной платформе.

Читайте также по теме: квантовых расчётах химии термоядерного топлива.

Авторы планируют масштабирование до ста каналов, используя тот же принцип с более плотными массивами микролинз.