Фізики зробили екзотичні квантові стани зі світла

David Dung, Universität Bonn

Фізик навчився використовувати світло для створення квантових станів, які течуть з однієї точки в іншу. Це приводить нас на один крок ближче до життя в світі з квантовими комп'ютерами.

Від світла до суперпротона

П'ять років тому Мартін Вайц і його команда виконали те, що вважали неможливими інші фізики: вони створили квантовий конденсат Бозе-Ейнштейна, зовсім нове джерело світла.

Фотонний конденсат Бозе-Ейнштейна - це коли окремі фотони збираються разом в одному місці, охолоджуються і об'єднуються для створення так званого суперфотон. Нещодавно Вайц з Інституту прикладної фізики в Боннському університеті Німеччини відправився на експеримент з недавно створеним.

В цьому новому експерименті Вайц і його команда змогли створити «колодязі», які дозволили суперфотон текти з однієї свердловини в іншу, досягнення, яке в один прекрасний день може привести до багатообіцяючим квантових обчислень.

Команда виконала це завдання, підстрибнувши лазером між двома дзеркалами, переміщаючи світло через пігмент між дзеркалами, які охолоджували світло і перетворювали його в суперфотон. Перед введенням лазерного випромінювання полімер змішували з охолоджуючим пігментом, використовуваним для охолодження світла. Використання цього полімеру дозволило Вейца впливати на показник заломлення експерименту з використанням тепла; Збільшення температури дозволило б більш довгим світловим довжинах хвиль переміщатися між двома дзеркалами.

Викликаючи різні температурні закономірності, команда Вейца змогла викликати ефект псевдо-деформування в полімері, створивши «колодязі» в певних точках, які мали інший показник заломлення, ніж полімер в цілому. Потім команда виявила, що суперфотон буде надходити в лунки, точно так же, як рідина може текти в порожній простір.

«Особливо те, що ми створили свого роду оптичну свердловину в різних формах, в яку міг протікати конденсат Бозе-Ейнштейна», - сказав Вайц в прес-релізі. «За допомогою різних температурних шаблонів ми змогли створити різні оптичні вм'ятини».

Ще один крок до квантових схем

Після створення фотонного конденсату Бозе-Ейнштейна група дослідників Вейца спостерігала поведінку двох сусідніх оптичних лунок. Регулюючи температури полімеру, світло в обох ланках мав однакові енергетичні рівні, тим самим дозволяючи створеному суперфотон рухатися від одного до іншого.

Згідно Вейца, це нововведення може стати попередником квантових схем, які, як очікується, будуть відігравати велику роль в майбутньому квантових комп'ютерів і комунікацій.

Робота, виконана Вейца і його групою, також може привести до створення більш досконалих лазерів, наприклад, використовуваних для зварювання або буріння.

Обчислювальні додатки цієї технології не очікуються досить довгий час, але деякі вважають, що перші справжні квантові комп'ютери можуть дебютувати вже в наступному році. Тільки в липні два шведських студента-аспірантів зламали квантову комп'ютерну запис, підштовхуючи її трохи ближче до такої реальності.

В даний час гонка показує, хто першим до нас дійшов до цього моменту, але це тільки питання часу, перш ніж ми з'ясуємо, як створити правильні машини, здатні обробляти квантові схеми. Коли ми це робимо, все нові аспекти нашого всесвіту можуть стати відкритими для нас, так як наші комп'ютерні системи неминуче стають швидшими і потужними.

Література: Фізика, Природа Фотоніка, Наука Щодня