Оптоволокно грає важливу роль в перенесенні великої кількості інформації на великі відстані, проте до цих пір не було пристроїв, які могли б перенести інформацію з квантових чипів на фотони.

Вчені розробили пристрій, який опосередковує взаємодію між фотонами і окремими електронами. Це перший експериментальний прототип квантового перемикача в кристалі, який може стати основою для розробки комп'ютерних квантових мереж. Результати роботи були опубліковані в журналі Nature Nanotechnology.

Дослідники створили фотонний кристал, який здатний уловлювати фотони всередині мікроскопічних порожнин. Ці порожнини є квантові точки, де міститься простий електрон. Завдяки малому розміру порожнин, на фотони, які потрапляють всередину кристала, починають впливати квантові ефекти з боку електрона. Щоб зрозуміти, як саме відбувається взаємодія між електронами і світлом, вчені застосували метод поляризаційної інтерферометрії.

Квантова точка діяла, як оптичний резонатор, який пропускав фотони тільки з певною поляризацією. Електрон всередині квантової точки міг перебувати в кількох квантових станах, обумовлених напрямком спина. Вчені могли міняти спін за допомогою магнітного поля. Якщо спін знаходився в одному стані, то поляризованность фотона не змінювалася, однак при іншому стані права поляризація фотона змінювалася на ліву. Аналогічно, правополярізованние фотони могли міняти спін квантової точки.

У цій системі квантова точка являє собою квантовий вентиль - базовий логічний елемент, який працює з кубитами, одиницями зберігання квантової інформації. За допомогою фотонів, які можуть діяти, як переносники інформації, один кубіт може змінити квантовий стан іншого кубіта. Подібний пристрій, впевнені вчені, може стати основою для створення квантових аналогів оптоволоконних мереж.

Квантові мережі дозволяють переносити квантову інформацію між різними пристроями зберігання квантової інформації. Для їх створення може застосовуватися оптоволоконний кабель, в якому переносниками інформації є фотони.