Ученые создали «квантовую флейту»

Ученые создали «квантовую флейту», которая может заставить фотоны двигаться синхронно и взаимодействовать друг с другом, чего они почти никогда не делают в природе. Устройство может помочь улучшить будущие конструкции квантовых компьютеров.

Исследование было опубликовано в двух статьях, в журналах Physical Review Letters и Nature Physics.

Как и одноименный музыкальный инструмент, «квантовая флейта» команды представляет собой кусок металла с длинной полостью посередине, доступ к которой имеет ряд отверстий с поверхности. Но это устройство предназначено не для звуковых волн, а для света.

«Точно так же, как в музыкальном инструменте, вы можете послать одну или несколько длин волн фотонов через все это, и каждая длина волны создает «ноту», которую можно использовать для кодирования квантовой информации», - сказал Дэвид Шустер, ведущий автор исследования.

В своих экспериментах с устройством исследователи смогли контролировать взаимодействие до пяти нот или кубитов одновременно, используя сверхпроводящую электрическую цепь в качестве главного кубита. Это показывает, что если систему масштабировать, это может значительно упростить управление будущими квантовыми компьютерами.

«Если бы вы хотели создать квантовый компьютер с 1 000 битами и могли бы управлять всеми ими с помощью одного бита, это было бы невероятно ценно», - сказал Шустер.

«Квантовая флейта» - это кусок металла с просверленными в нем отверстиями, который может улавливать и манипулировать фотонами разных длин волн для кодирования квантовой информации. Но, возможно, самое странное в этой «квантовой флейте» то, что она работает, манипулируя фотонами, чтобы делать то, что они редко делают в природе. Эти частицы света обычно не взаимодействуют друг с другом, то есть они проносятся мимо или даже сквозь друг друга. При определенных условиях их иногда можно заставить взаимодействовать парами, но в новом устройстве команде удалось заставить все фотоны взаимодействовать друг с другом одновременно, после того как энергия в системе достигает критической точки.

«Обычно большинство взаимодействий частиц происходит один на один - две частицы отскакивают или притягиваются друг к другу. Если вы добавите третью, они, как правило, по-прежнему последовательно взаимодействуют друг с другом. Но в этой системе все они взаимодействуют одновременно», - сказал Шустер.

Команда говорит, что наряду с развитием квантовых компьютеров такое необычное групповое поведение может открыть новые способы изучения физики и других квантовых явлений, которые раньше, возможно, не наблюдались.

Ранее Курсор писал, что астрофизики, вероятно, нашли загадочный источник нейтрино высоких энергий. Новое исследование подтвердило, что некоторые из самых ярких и энергичных объектов во Вселенной являются таинственным источником высокоэнергетических космических нейтрино.

Редакция писала, что физики обнаружили доказательства существования трех невиданных ранее частиц. Физики говорят, что нашли в данных Большого адронного коллайдера свидетельства существования трех невиданных ранее комбинаций кварков.

Кроме этого, физики обнаружили необычную аномалию, которая может перевернуть мир науки. По словам ученых, если это действительно признак стерильного нейтрино, то можно было бы, наконец, получить доказательства того, что вещество существует в огромных количествах, но создает лишь гравитационную «ямку» в пространстве.

Наша редакция сообщила о том, что исключительные экзотические факты о внутренней ядре Земли . Новое исследование предполагает, что обнаружение ядра Земли колеблется, мягко покачиваясь и вращаясь из одного направления в другое в течение шестилетнего цикла.

Напомним, что  у нашей Вселенной обнаружен зеркальный двойник.