Китайские исследователи создали источник одиночных фотонов с эффективностью 71,2%: впервые преодолен порог потерь для квантовых вычислений

Группа исследователей из Университета науки и технологий Китая (USTC) достигла значимого достижения: им удалось разработать источник одиночных фотонов с рекордной эффективностью, превышающей критический порог, важный для масштабирования квантовых вычислений. Это исследование, проведённое под руководством профессоров Пана Цзяньвэя, Лу Чаояна и Ху Юнхэна, стало важным шагом в решении давней задачи в области оптических квантовых технологий.

Фотоны, являясь частицами света, идеально подходят для передачи квантовой информации: они быстры и устойчивы к внешним воздействиям. Однако, для создания функциональных квантовых компьютеров на их базе необходимо решить две критические задачи: уменьшить потери фотонов и обеспечить, чтобы источник генерировал их с эффективностью более 66,7%. До настоящего момента ни одна разработка не могла преодолеть этот барьер, что замедляло прогресс в этой сфере.

Для достижения успеха, учёные разработали новую технику — адаптивную открытую оптическую микрополость. Эта технология позволяет точно согласовывать квантовые точки, служащие миниатюрными источниками света, с микрополостью, корректируя их частоту и позицию. Это решает проблему традиционных фиксированных микрополостей, которые часто теряли настройку. Дополнительно, команда использовала специально сформированные лазерные импульсы для эффективного воздействия на квантовые точки, что значительно улучшило работу источника.

Результаты впечатляют: чистота одиночных фотонов достигла 98%, их неразличимость составила 98,5%, а суммарная эффективность системы составила 71,2%, впервые превысив отметку в 66,7%. Эффективность извлечения фотонов достигла 80,6%. С помощью этого источника исследователи зафиксировали сжатие интенсивности на 1,89 дБ и зарегистрировали события с 40 последовательными фотонами с частотой 1,67 мГц. Это говорит о том, что новый источник способен компенсировать потери фотонов в квантовых вычислениях, приближая научное сообщество к созданию идеального источника одиночных фотонов.

Источник: iXBT