Фотоны научили эффективно взаимодействовать друг с другом

Команда исследователей из Технологического института Стивенса создала наноразмерный чип, который облегчает взаимодействие фотонов друг с другом. Эффективность нового устройства намного выше, чем у любой предыдущей системы. Статья об изобретении опубликована в журнале Optica.

Для обработки информации фотоны в квантовом компьютере должны взаимодействовать между собой. Тем не менее эти крошечные порции света в обычных условиях проходят мимо, не изменяя ни своих физических свойств, ни траектории. Сегодня в мире уже существуют способы повлиять на поведение фотонов, но все они крайне затратны и неэффективны.

Ученые из Технологического института Стивенса нашли решение этой проблемы. Они создали чип, который позволяет проводить сложные квантовые вычисления с помощью фотонов. Чтобы добиться этого, исследователи выстрелили лазерным лучом в микротрещину в форме «трека», вырезанную в кусочке кристалла. По мере того как лазерный луч отскакивает от дорожки, его фотоны взаимодействуют друг с другом. В момент взаимодействия между частицами возникает гармонический резонанс, из-за чего изменяется длина волны света, попавшего на дорожку.

Это не совсем новый прием, но авторы работы резко повысили его эффективность, используя чип из ниобата лития — материала, который имеет уникальный способ взаимодействия со светом. В отличие от кремния, на ниобате лития трудно вытравливать дорожки с помощью специальных газов. Чтобы сделать это, ученые использовали ионно-фрезерующий инструмент, по сути «нанопескоструйный аппарат», чтобы вытравить крошечную дорожку примерно в одну сотую ширины человеческого волоса.

В будущем ученые стремятся повысить способность кристаллической дорожки ограничивать и замыкать поток света, известную как его Q-фактор. Команда уже определила способы увеличения потока по меньшей мере в десять раз, но каждое повышение уровня сложности делает систему более чувствительной к незаметным колебаниям температуры — в несколько тысячных градуса — и требует тщательной тонкой настройки.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.