Квантовые вычисления могут стать ближе, чем когда-либо. Ученые с помощью лазера поместили отдельные атомы рубидия рядом с поверхностью световой решетки. Это означает, что появился новый метод соединения частиц, который, в свою очередь, может помочь в разработке квантовых вычислительных систем.
Квантовые вычисления — это вычисления с использованием законов физики. Они позволяют быстро выполнять вычисления, используя уникальные свойства частиц на квантовом уровне. Некоторые частицы могут находиться в состоянии суперпозиции, то есть как бы существовать в двух местах одновременно. Такие частицы, называемые кубитами, теоретически могут содержать больше информации, чем частицы на классических масштабах, и обеспечивать более высокую скорость вычислений.
«Это значительное достижение для данной системы, — сказал Владан Вулетич, один из исследователей, в пресс-релизе. — По сути, мы продемонстрировали, что атом может менять фазу фотона. А фотон может менять фазу атома».
Что же это значит?
Фотоны могут иметь два поляризационных состояния, и взаимодействие с атомом может переводить фотон из одного состояния в другое. Точно так же взаимодействие с фотоном может переводить атом из «основного» состояния в «возбужденное». Это означает, что связь между атомом и фотоном может служить своего рода квантовым переключателем.
«В каком-то смысле мы были очень удивлены тем, насколько простым оказалось это решение по сравнению с различными методами, которые можно было бы использовать для доставки атомов», — сказал Вулетич. Они разработали «гибридную квантовую систему», в которой отдельные атомы связаны с микроскопическими устройствами и с помощью которых можно эффективно управлять атомами и фотонами.
«После 20 лет работы в этой области меня по-прежнему поражает то, что мы можем удерживать один атом, видеть его, перемещать, создавать квантовые суперпозиции атомов и обнаруживать их по одному», — сказал Вулетич в пресс-релизе.
Полученные результаты открывают новые возможности для квантовых вычислительных систем. Этот переключатель потенциально может стать компонентом таких систем в будущем.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.