Впервые в космосе испытали программируемый квантовый фотонный процессор

Команда учёных из Венского университета, Немецкого аэрокосмического центра и Национального исследовательского совета Италии провела эксперимент с программируемым квантовым фотонным процессором на орбите Земли. Устройство было запущено 23 июня 2025 года на борту космического аппарата ION SCV компании D-Orbit в рамках миссии SpaceX Transporter-14.

Процессор, работающий с двумя фотонами в шестиоптическом контуре, продемонстрировал явление двухфотонного квантового интерференционного эффекта — важный этап для фотонных квантовых вычислений. Исследователи смогли программировать оптические пути с помощью микрокалориферов, изменяя параметры прохождения света по чипу.

Эксперимент показал среднюю точность воспроизведения предсказанных распределений (фиделити) на уровне 0,888, что уступает наземным аналогам с показателями выше 0,99, однако учитывая особенности космических условий, результаты считаются значимыми. При исключении проблемных настроек фиделити повысилась до 0,949.

Настройка температуры кристалла, генерирующего фотонные пары, позволила добиться совпадения их свойств и наблюдать классический для квантовой оптики эффект — дип Хонга-Оу-Манделя с видимостью интерференции 0,908. Это свидетельствует о квантовом характере взаимодействия фотонов в условиях космоса, хотя статистическая значимость не достигла уровня окончательного доказательства.

В ходе миссии выявились технические сложности: из шести детекторов работоспособными оказались только три, один из которых вышел из строя ещё до запуска, а два — вероятно, из-за повреждений при старте. Кроме того, солнечный свет и радиация увеличивали фоновый шум, ограничивая время измерений примерно 30 минутами на орбиту во время затенения Землёй.

Параметры прибора: масса около 10 кг, размеры примерно 15×15×45 см и среднее энергопотребление 10 Вт. Несмотря на ограничения, эксперимент подтвердил возможность генерации, управления и регистрации квантового света в орбитальных условиях.

В дальнейшем учёные планируют использовать квантовый процессор для обработки данных дистанционного зондирования Земли непосредственно на спутнике, что потенциально позволит снизить объём передаваемой на Землю информации. Для реализации этой задачи необходимы дальнейшие улучшения аппаратного обеспечения и алгоритмов, включая повышение устойчивости к радиации и стабильности температурного режима.

По данным The Quantum Insider.