— Пока это еще скорее рабочий прототип. К слову, его сделал Юрий Власов, который работает в одном из инженерных подразделений IBM. От первого, чисто фундаментального, эксперимента до первого практического выхода прошло чуть более десяти лет.
Наконец, возможно, самое перспективное направление связано с тем, чтобы использовать это новое состояние для достижения управляемого взаимодействия фотонов. Еще в 2001 году мы написали теоретическую работу, в которой показали, как можно заставить «разговаривать друг с другом» медленные световые фотоны, используя атомы. И поскольку при этом атомы начинают намного сильнее взаимодействовать друг с другом, данное явление можно использовать для осуществления различных интересных экспериментов.
Если вы помните, в известном сериале «Звездные войны» постоянно происходили сражения на световых мечах. И сегодня мы пытаемся осуществить нечто похожее в реальных экспериментах: создается особая среда, в которой отдельные кванты излучения, фотоны, как бы чувствуют присутствие других квантов, начинают притягиваться друг к другу. При этом получаются особые фотонные молекулы в достаточно устойчивом состоянии, то есть в каком-то смысле можно говорить, что мы наблюдаем некую новую форму материи.
— Устоявшегося варианта пока не придумали, но, как я уже сказал, сами мы называем их фотонными молекулами. Быть может, подобные эксперименты сегодня еще выглядят чересчур экзотическими, но у них уже вырисовываются заманчивые практические перспективы. По сути, достигнут фундаментальный физический предел, на котором может работать оптическая логика. Это очень важно как для дальнейшей практической реализации идеи квантового компьютера (последние лет пятнадцать—двадцать ученые упорно работают над созданием специальной нанофотонной логики), так и для классических оптических вычислителей и переключателей: чтобы последние были энергоэффективными, нужно достичь очень низких энергий действующих на них световых импульсов, то есть как раз уровня порядка нескольких масс фотонов.
Первые успешные эксперименты, проведенные в нашем гарвардском Центре холодных атомов (совместно с группой Владана Вулетича из Массачусетского технологического института), внушают большой оптимизм.
Еще одна интересная идея, также появившаяся у меня вскоре после осуществления первых опытов по остановке света, была связана с тем, чтобы попытаться использовать квантовую память в так называемых квантовых репитерах. Что это такое? Одна из важнейших составляющих наших исследований связана с изучением проблем передачи квантовой информации. Дело в том, что, если информация кодируется в одиночном фотоне, далее ее нельзя считать, не разрушив при этом исходную информацию. Иными словами, если вы детектируете такие фотоны, их состояние при этом сразу разрушается. И этот принцип, собственно, является ключевым для квантовой криптографии, занимающейся созданием таких закодированных линий связи, которые невозможно «подслушать». Причем, пожалуй, из всех квантовых технологий квантовая криптография в настоящее время — одно из наиболее продвинутых направлений. По крайней мере, уже можно купить криптографическую систему, позволяющую закодировать передаваемую информацию в отдельные фотоны и, используя обычное телекомовское оптоволокно, далее успешно доставить ее получателю. То есть это уже настоящая, работающая система, при помощи которой вы можете нормально передавать информацию.
Михаил Лукин (справа) уверен, что время коммерциализации квантовой физики наступило
Фото предоставлено Российским квантовым центром
— Есть уже несколько компаний. Одна из них в Швейцарии (ID Quantique), другая — в США, недалеко от нас в штате Массачусетс (MagicQ). Правда, пока о массовой продаже таких систем речь не идет — продаются лишь единичные экземпляры. Дело в том, что у квантовой криптографии есть одна фундаментальная проблема — длина, на которую можно посылать отдельные фотоны, очень ограниченна, уже после прохождения десяти—двадцати километров по оптоволокну такой закодированный одиночный фотон поглощается, и соответственно, пропадает и сама пересылаемая информация. Эта проблема существует и при передаче обычных, классических сигналов, но в случае со стандартными телекоммуникациями она решается благодаря тому, что можно поставить, условно говоря, через каждые сто
