Физики из России открыли новую необычную черту у искусственных атомов

9 Ноября 2017

МОСКВА, 9 ноября Физики из МФТИ, Института физики твердых тел РАН и Великобритании обнаружили, что искусственные аналоги атомов можно использовать для перемешивания волн света между собой, что ускорит разработку квантовых компьютеров и сетей передачи вышеозвученных, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.

В прошлом, другим физикам не удавалось дать этот эффект потому, что его можно заметить только при наблюдениях за одиночными квантовыми объектами, а не группами атомов. Уже сейчас можно подчеркнуть, что данное свойство искусственных атомов можно использовать для создания новых видов квантовой микроэлектроники, пишет Олег Астафьев из Московского физтеха в Долгопрудном и его коллеги.

Открытие квантовой радиофизики и развитие квантовых технологий в последние десятилетия позволило ученым разработать большое число различных объектов, состоящих из множества отдельных молекул, кристаллов и других композиций, ведущих себя на квантовом уровне так же, как и классический атом.

К простой примеру, подобными свойствами обладает облако из атомов щелочных металлов, охлажденное до сверхнизких температур, а также различные наночастицы из полупроводников, которые сегодня задействуются в качестве основы для миниатюрных источников света и плоских лучей. Похожими свойствами обладают композиции из сверхпроводников, представляющие собой кубиты – элементарные ячеи памяти и вычислительные модули квантовых компьютеров.

Эти кубиты, как недавно обнаружили ученые, могут уминать отдельные частицы света, контактировать с ними и повторно источать их, подобно тому, как это делают настоящие атомы. Экспериментируя с подобной концепцией, созданной в Института радиофизики твердых тел РАН в Черноголовке, Астафьев и его коллеги натолкнулись на необычное свойство искусственных атомов, которое они первоначального не ожидали увидеть.

Изначально ученые обычного изучали то, как кубиты взаимодействуют с фотонами, которые достигают их поверхности и поглощаются искусственным атомом в один и тот же момент времени. Почти сразу они зафиксировали сильного необычное последствие таких столкновений – искусственный атом впоследствии точил не два, а три или четыре частицы света.

Две из них были оригинальными фотонами, а два других были рождённым в ходе необычного квантового процесса, похожего по своей концепции на интермодуляцию радиоволн, введение новых помех при усилении радиосигнала при смешивании разных сигналов, или его оптический аналог, четырехволновое смешение.

И та, и другая вещь раньше считались абсолютно бесполезным и даже вредным феноменом, от которого приходилось избавляться, однако недавно физики нашли, что их можно использовать для создания сверхмощных лазеров, голографических проекторов, компактных зрительных резонаторов и других систем, необходимых для создания световых и квантовых компьютеров.

Их квантовый аналог, как отмечают физики, любопытный тем, что новые частицы света несут в себе отпечатки того, как оригинальные кванты были связаны между собой до столкновения с атомом. Это можно использовать для передачи инфы о квантовых состояниях и создания новых компонентов квантовых компьютеров и других устройств, в работе которых применяются квантовые эффекты.

Редактор рубрики

Леонид Кузьмин

Место события на карте мира:

Физики из России открыли новую необычную черту у искусственных атомов

комментарии (0)

Другие интересные новости

Опубликован лонг-лист литературной премии "Лицей" имени Пушкина