Уперше у світі вчені змусили фотони взаємодіяти за допомогою "квантової флейти"

Учені створили "квантову флейту", яка може змусити фотони рухатися синхронно та взаємодіяти один із одним, чого ніколи з ними не відбувається. Пристрій допоможе вченим удосконалити конструкції квантових комп'ютерів. Дослідники опублікували результати своєї роботи у двох наукових журналах Physical Review Letters і Nature Physics, повідомляє видання newatlas.com.

Як і однойменний музичний інструмент, "квантова флейта" створена з металу, має довгасту порожнину всередині та низку отворів на поверхні. Однак через отвори пропускається не повітря, а світло.

"Так само, як у музичному інструменті, ви можете надіслати одну або кілька хвиль фотонів різної довжини через отвори, і кожна з хвиль візьме "ноту", яку можна використовувати для кодування квантової інформації", — прокоментував Девід Шустер, провідний автор дослідження.

Фотони можна використовувати як квантові біти (кубіти), щоб передавати й обробляти дані, створювати нові типи пам'яті для квантових комп'ютерів або системи для виправлення помилок, до яких схильна квантова технологія. У експериментах із пристроєм дослідники змогли контролювати одночасне взаємодія п'яти різних "нот", тобто кубітів, використовуючи надпровідний електричний ланцюг як головний кубіт. Якщо систему масштабувати, це може спростити управління кубітами в будь-яких обчислювальних системах.

"Якби ви хотіли створити квантовий комп'ютер із 1000 бітами та могли б керувати всіма ними за допомогою одного біту, це було б просто чудово", — сказав Шустер.

Найцікавіше, це те, що "квантова флейта", маніпулюючи фотонами, змушує їх взаємодіяти один із одним, що для них не властиве у звичному середовищі. Зазвичай вони проносяться повз або навіть крізь один одного. За певних умов їх іноді можна змусити попарно взаємодіяти, але цього разу вченим вдалося змусити всі фотони взаємодіяти один із одним одночасно.

"Зазвичай частинки взаємодіють віч-на-віч — дві частинки відштовхуються або притягуються одна до одної, — сказав Шустер. — Якщо ви додасте третю частинку, то вони все одно послідовно взаємодіятимуть одна з одною. Але в нашій системі всі три й більше частинок взаємодіють одночасно".

Дослідники кажуть, що поряд із розвитком квантових комп'ютерів така незвичайна групова поведінка може відкрити нові способи вивчення фізики й інших квантових явищ, які раніше, можливо, не спостерігалися.

Раніше ми повідомляли, що вчені виявили нову властивість електрики — вона може текти, подібно до в'язких рідин на кшталт меду.