Впервые в мире ученые заставили фотоны взаимодействовать при помощи "квантовой флейты"

Ученые создали "квантовую флейту", которая может заставить фотоны двигаться синхронно и взаимодействовать друг с другом, чего никогда с ними не происходит. Устройство может помочь ученым усовершенствовать конструкции квантовых компьютеров. Исследователи опубликовали результаты своей работы в двух научных журналах Physical Review Letters и Nature Physics, сообщает издание newatlas.com.

Как и одноименный музыкальный инструмент, "квантовая флейта" создана из металла, имеет продолговатую полость внутри и ряд отверстий на поверхности. Однако через отверстия пропускается не воздух, а свет.

"Точно так же, как в музыкальном инструменте, вы можете послать одну или несколько волн фотонов разной длины через отверстия, и каждая из волн возьмет "ноту", которую можно использовать для кодирования квантовой информации", — прокомментировал Дэвид Шустер, ведущий автор исследования.

Фотоны можно использовать в качестве квантовых битов (кубитов), чтобы передавать и обрабатывать данные, создавать новые типы памяти для квантовых компьютеров или системы для исправления ошибок, которым подвержена квантовая технология. В своих экспериментах с устройством исследователи смогли контролировать одновременное взаимодействие пяти различных "нот", т.е. кубитов, используя сверхпроводящую электрическую цепь в качестве главного кубита. Если систему масштабировать, это может значительно упростить управление кубитами в любых вычислительных системах.

"Если бы вы хотели создать квантовый компьютер с 1000 битами и могли бы управлять всеми ими с помощью одного бита, это было бы просто отлично", — сказал Шустер.

Самое интересное, это то, что "квантовая флейта" манипулируя фотонами, заставляет их взаимодействовать друг с другом, что для них не свойственно в привычной среде. Обычно, они проносятся мимо или даже сквозь друг друга. При определенных условиях их иногда можно заставить взаимодействовать попарно, но на этот раз ученым удалось заставить все фотоны взаимодействовать друг с другом одновременно.

"Обычно частицы, в большинстве своем, взаимодействуют один на один — две частицы отталкиваются или притягиваются друг к другу", — сказал Шустер. "Если вы добавите третью частицу, то они все равно будут последовательно взаимодействовать друг с другом. Но в нашей системе все три и более частиц взаимодействуют одновременно".

Исследователи говорят, 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 мы сообщали, что ученые обнаружили новое свойство электричества — оно может течь, подобно вязким жидкостям вроде меда.