Лазерная петля связывает квантовые системы на расстоянии

Впервые исследователям удалось создать прочную связь между квантовыми системами на большом расстоянии.

Они добились этого новым методом, при котором лазерная петля соединяет системы, обеспечивая практически безубыточный обмен информацией и сильное взаимодействие между ними. В журнале Science физики из Университета Базеля и Университета Ганновера сообщили, что новый метод открывает новые возможности в квантовых сетях и технологии квантовых датчиков.

Новый инструмент для квантовых технологий

Квантовая технология в настоящее время является одной из наиболее активных областей исследований во всем мире. Она использует особые свойства квантовых механических состояний атомов, света или наноструктур для разработки, например, новых датчиков для медицины и навигации, сетей для обработки информации и мощных симуляторов для материаловедения. Генерирование этих квантовых состояний обычно требует сильного взаимодействия между соответствующими системами, например, между несколькими атомами или наноструктурами.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Однако до сих пор достаточно сильное взаимодействие ограничивалось короткими расстояниями. Обычно две системы должны были располагаться близко друг к другу на одной и той же микросхеме при низких температурах или в одной и той же вакуумной камере, где они взаимодействуют под действием электростатических или магнитостатических сил. Соединяя их на больших расстояниях, однако, требуется для многих применений, таких как квантовые сети или определенные типы датчиков.

Команда физиков под руководством профессора Филиппа Треутлейна с факультета физики Базельского университета и Швейцарского института нанонаук (SNI) впервые преуспела в создании прочной связи между двумя системами на большем расстоянии в условиях комнатной температуры. В своем эксперименте исследователи использовали лазерный свет, чтобы соединить колебания 100-нанометровой тонкой мембраны с движением вращения атомов на расстоянии одного метра. В результате каждая вибрация мембраны приводит в движение спин атомов и наоборот.

Эксперимент основан на концепции, разработанной исследователями совместно с физиком-теоретиком профессором Клеменсом Хаммерером из Ганноверского университета. Она подразумевает посылку луча лазерного излучения туда-сюда между системами. "Свет ведет себя как механическая пружина, вытянутая между атомами и мембраной, и передает силы между ними", - объясняет доктор Томас Карг, который проводил эксперименты в рамках своей докторской диссертации в Базельском университете. В этой лазерной петле свойства света можно контролировать таким образом, что никакая информация о движении двух систем не теряется в окружающую среду, что гарантирует, что квантово-механическое взаимодействие не нарушается".

В настоящее время исследователям впервые удалось экспериментально реализовать эту концепцию и использовать ее в серии экспериментов. "Связь квантовых систем со светом очень гибка и универсальна", - объясняет Треутлейн. "Мы можем управлять лазерным пучком между системами, что позволяет нам генерировать различные типы взаимодействий, которые полезны, например, для квантовых датчиков".

Помимо связи атомов с наномеханическими мембранами, новый метод может использоваться и в ряде других систем; например, при связи сверхпроводящих квантовых битов или твердотельных спиновых систем, используемых в исследованиях в области квантовых вычислений. Новый метод легкоопосредованной связи может быть использован для объединения таких систем, создавая квантовые сети для обработки информации и моделирования. Треутлейн убежден: "Это новый, очень полезный инструмент для нашего инструментария в области квантовых технологий". опубликовано econet.ru по материалам phys.org

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet