Для обробки інформації фотони повинні взаємодіяти. Тим не менш, ці крихітні частинки не хочуть мати нічого спільного один з одним, кожен раз проходячи повз, не змінюючи і не взаємодіючи з іншими фотонами.
І ось тепер дослідники з Технологічного інституту Стівенса змогли «умовити» фотони взаємодіяти один з одним з безпрецедентною ефективністю - це ключове просування до реалізації довгоочікуваних технологій квантової оптики для обчислень, зв'язку і дистанційного зондування.
Команда вчених, очолювана Yuping Huang, доцентом фізики і директором Центру квантової науки і техніки, наближає нас до цієї мети за допомогою нанорозмірного чіпа, який сприяє взаємодії фотонів з набагато вищою ефективністю, ніж будь-яка попередня система.
Новий метод, описаний у випуску журналу Optica, працює при дуже низьких рівнях енергії, що дозволяє припустити, що його можна оптимізувати для роботи на рівні окремих фотонів при кімнатних температурах.
«Ми розсуваємо межі фізики і оптичної інженерії, щоб наблизити квантову і повністю оптичну обробку сигналів до реальності».
Щоб домогтися цього, дослідники випустили лазерний промінь у мікрорезонатор у формі бігової доріжки, врізаний в осколок кристала. Коли лазерний промінь відбивається навколо «іподрому», його обмежені фотони взаємодіють один з одним, створюючи гармонійний резонанс, який змушує частину циркулюючого світла змінювати довжину хвилі.
Вчені кажуть, що вони наближаються до системи, здатної надійно генерувати взаємодії на однофотонному рівні - прорив, який дозволив би створити безліч потужних компонентів квантових обчислень, таких як фотонні логічні елементи і джерела заплутування, які можуть одночасно обробляти кілька рішень однієї і тієї ж проблеми, що, можливо, дозволить виконувати розрахунки, на вирішення яких можуть знадобитися роки, за лічені секунди.
