Это открывает новые возможности для квантовых вычислений, связи и симуляции. Результаты исследования опубликованы в журнале Optica.

Фотоны — мельчайшие частицы света — играют ключевую роль в обработке квантовой информации. Раньше для этого приходилось измерять состояние фотона, а затем с задержкой корректировать световой поток. Но из-за технических ограничений такой подход не позволял работать со сложными системами. Теперь ученые сократили задержку до менее чем 250 наносекунд — это в разы быстрее, чем у других исследователей.

Мы объединили детекторы, электронику и оптические схемы в криогенных условиях, — объясняет доктор Фредерик Тиле, руководитель проекта. — Теперь можно управлять отдельными фотонами почти мгновенно, что раньше было невозможно.

Для этого использовали:

• сверхпроводящие детекторы, которые улавливают каждый фотон с высочайшей точностью,
• криогенные модуляторы, работающие при -270°C и почти без потерь.

Схема анализирует пары связанных фотонов и за доли секунды решает, пропускать свет дальше или блокировать его. Главное преимущество — минимум задержек и потерь энергии. Кроме того, система почти не нагревается, что критично для работы в криостатах.

Наша технология объединяет сверхпроводники и полупроводники, — говорит Тиле. — Это новый уровень контроля над светом, который пригодится в квантовой связи и информатике.

Этот метод ускоряет обработку квантовой информации, что важно для:

• квантового интернета — мгновенная передача данных без риска взлома,
• сверхточных симуляций — моделирование молекул для новых лекарств,
• защищенной связи — системы, которые невозможно прослушать.

Пока технология работает только в лабораторных условиях при температуре, близкой к абсолютному нулю. Для массового применения нужно решить проблему масштабирования и энергопотребления.

Ранее физикам удалось запутать три фотона.