“Квантовата флейта” кара светлината да се движи по невиждан досега начин

Сподели

Учените създадоха „квантова флейта“, която може да принуди фотоните да се движат в синхрон и да взаимодействат помежду си, което почти никога не правят в природата. Устройството може да помогне за подобряване на бъдещите дизайни на квантови компютри.

Подобно на едноименния си музикален инструмент, квантовата флейта на екипа е парче метал с дълга кухина в средата, достъпна от серия дупки от повърхността. Но вместо звукови вълни, това устройство е предназначено за светлина.

„Точно както в музикалния инструмент, можете да изпратите една или няколко дължини на вълната на фотони през цялото нещо и всяка дължина на вълната създава „нота“, която може да се използва за кодиране на квантова информация“, каза Дейвид Шустър, водещ автор на изследването.

Тези различни бележки, казва екипът, биха могли да работят като квантови битове (кубити) от данни, което означава, че могат да се използват за създаване на нови типове памет за квантови компютри или да помогнат за коригиране на грешките, към които е склонна тази технология. В своите експерименти с устройството изследователите успяха да контролират взаимодействията на до пет ноти или кубити наведнъж, използвайки свръхпроводяща електрическа верига като главен кубит. Това показва, че ако системата бъде увеличена, тя може значително да опрости начина, по който бъдещите квантови компютри могат да бъдат контролирани.

„Ако искате да изградите квантов компютър с 1000 бита и можете да контролирате всички чрез един бит, това би било невероятно ценно“, каза Шустър.

Квантовата флейта е парче метал с дупки, пробити в него, което може да улавя и манипулира фотони с различни дължини на вълната, за да кодира квантова информация
Квантовата флейта е парче метал с дупки, пробити в него, което може да улавя и манипулира фотони с различни дължини на вълната, за да кодира квантова информация

Лаборатория Шустер

Но може би най-странното в тази квантова флейта е, че тя работи, като манипулира фотоните, за да правят неща, които те рядко правят в природата. Тези частици светлина обикновено не взаимодействат една с друга, което означава, че профучават точно покрай или дори една през друга. При определени условия те понякога могат да бъдат накарани да взаимодействат по двойки, но в новото устройство екипът успя да накара всички фотони да взаимодействат един с друг наведнъж, след като енергията в системата достигне повратна точка.

„Обикновено повечето взаимодействия между частиците са едно към едно – две частици подскачат или се привличат една друга“, каза Шустер. „Ако добавите трети, те обикновено все още взаимодействат последователно с единия или другия. Но в тази система всички те си взаимодействат по едно и също време.“

Наред с напредването на квантовите компютри, екипът казва, че това необичайно групово поведение може да отключи нови начини за изучаване на физиката и други квантови феномени, които може да не са били наблюдавани преди.

Изследването е публикувано в две статии в списанията Писма за физически преглед и Природна физика.

източник: Чикагски университет



Публикациите се превеждат автоматично с google translate


Сподели