Исследователи Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне создали чиповую фотонную память, которая одновременно удерживала несколько фотонов и сохраняла квантовую информацию более одной микросекунды. О результате 9 октября 2026 года сообщило Phys.org со ссылкой на работу в журнале Nano Letters. В основе устройства тонкоплёночный ниобат лития с атомами эрбия.

Как атомы задают время хранения

Свет в чипе направляет узкий волновод. Атомы эрбия в его материале взаимодействуют с фотонами: их квантовое состояние на время переносится в ансамбль атомов, а затем световой сигнал восстанавливается.

Перед хранением перестраиваемый лазер создаёт в спектре поглощения атомов равномерно расположенные пики. Такая структура называется атомной частотной гребёнкой. Фотоны поглощаются ансамблем, а атомы коллективно переизлучают их через заданное время. Этот интервал зависит от расстояния между пиками гребёнки.

Механизм можно сравнить с рядом настроенных по времени сигналов: гребёнка задаёт, когда поглощённый свет снова появится на выходе. Представим, что её настроили на задержку в одну микросекунду. Квантовая информация при этом не превращается в обычный бит и не лежит в памяти как файл. Её временно передают атомам, а после задержки восстанавливают в фотонном сигнале.

Phys.org сообщает, что устройство сохраняло квантовую информацию с высокой точностью и могло удерживать несколько фотонов одновременно. Это демонстрация интегрированной платформы, а не готового узла квантовой сети. В сообщении не приведены численные данные об эффективности извлечения фотонов.

Для практического устройства исследователям предстоит повысить эту эффективность и увеличить время хранения. Группа планирует улучшать частотную гребёнку и изучать изотопы эрбия, менее чувствительные к шуму. Конкретные целевые показатели в сообщении не указаны.

Чиповую память рассматривают как возможную основу будущих квантовых компьютеров и сетей, но опубликованная демонстрация сама по себе их работу не показывает. Для сетевого применения важно не только удерживать свет дольше, но и возвращать большую долю фотонов, сохраняя их квантовое состояние. О подготовке академических материалов можно узнать в разделе научных статей.

Схема хранения фотонов в волноводе из ниобата лития с атомами эрбия и последующего извлечения сигнала

Фото: Pachon in Motion / Pexels