Наноловушка для фотонов открывает дорогу к созданию квантового чипа без охлаждения

Для обмена квантовой информацией фотоны должны взаимодействовать, но при комнатной температуре не проявляют к этому ни малейшей склонности. Ученые из США создали устройство, позволяющее фотонам общаться друг с другом.

Ученые из Технологического института Стивенса создали устройство, которое приближает нас к созданию квантовых компьютеров, работающих при комнатной температуре. Оно работает на очень низких энергетических уровнях. Следовательно, его можно оптимизировать до уровня отдельных фотонов, то есть создать "священный Грааль" квантовой коммуникации и вычислений, рассказывает Phys.org.

Для этого команда профессора Хуана Юпина выпустила лазерный луч в микрополость, вырезанную в кристалле. Свет, пойманный в ловушку, отражался от стенок полости.

Так фотонам пришлось взаимодействовать друг с другом, создавая гармоничный резонанс, из-за которого некоторые из них изменили длину волны.

Эта техника не нова, но Хуан и его коллеги значительно повысили ее эффективность, использовав в качестве материала пластину из ниобата лития. У него есть уникальная способность менять длину волн видимого и инфракрасного излучения. В пластине они просверлили полость в форме кольцевой гоночной трассы, шириной в одну сотую человеческого волоса. Ее ученые обработали особым образом, чтобы повысить вероятность взаимодействия фотонов.

Все это потребовало десятков сложных процедур в наномасштабе

"Насколько нам известно, мы одна из первых групп, которой удалось выполнить все эти шаги по нанопроизводству, чтобы создать такую систему - вот почему мы первыми добились результата", - заявил профессор Хуан.

Способность кристалла удерживать и рециркулировать свет повысилась как минимум в десять раз. Это не предел, но каждое повышение этого коэффициента добротности делает систему более чувствительной к незначительным температурным колебаниям - и требует тщательной настройки.

Важный шаг для создания стабильного квантового компьютера сделали датские ученые, создав миниатюрный квантовый маршрутизатор. Он направляет частицы света, несущие квантовую информацию, внутри фотонного микрочипа.