Российские ученые «на шаг» приблизились к созданию компактных квантовых компьютеров
«Этот прорыв приближает исследователей на шаг к созданию компактных квантовых устройств, способных выполнять вычисления и моделирование с использованием света вместо электронов», - говорится в сообщении
Эффект Хонга–У–Манделя (ХОМ), впервые продемонстрированный в 1987 году, является отличительной чертой квантовой физики. В этом эксперименте два идентичных фотона, попадая одновременно на два входа светоделителя, «сгруппировывались» вместе, выходя через один из выходов, но никогда через разные. По виду корреляционной функции интенсивности, измеряемой между выходами светоделителя можно судить о неразличимости фотонов. Корреляционная функция приобретает антикорреляционный провал, «провал Хонга–У–Манделя», который и телеграфирует о степени идентичности изучаемых фотонов.
Команда Сколтеха воссоздала это явление с экситон-поляритонами — гибридными квазичастицами, образующимися при сильном взаимодействии света с электронными возбуждениями (экситонами) в полупроводнике. Поляритоны могут конденсироваться в единое квантовое состояние — подобно тому, как ультрахолодные атомы образуют конденсат Бозе–Эйнштейна — что позволяет им вести себя как макроскопическая квантовая волна.
Исследователи «поймали» поляритоны в микроскопическую оптическую ловушку и разделили их свечение на два луча. Затем они отправили единичные фотон из каждого луча в интерферометр Хонга–У–Манделя, чтобы проверить, насколько они похожи друг на друга. Получившиеся интерференционные картины наглядно показали, как эффект антикорреляции меняется в зависимости от статистических свойств поляритонного конденсата и оптической задержки между разделёнными лучами. «Поляритоны объединяют в себе лучшее из обоих миров. Они ведут себя как частицы света — быстрые и легко управляемые, — но при этом взаимодействуют как частицы материи. Это делает их идеальными кандидатами для следующего поколения гибридных квантовых технологий», - приводятся в сообщении слова руководителя исследования, лауреата национальной премии «Вызов», заслуженного профессора Сколтеха Павлоса Лагудакиса.
Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review B, а сами работы выполнены при поддержке Российского научного фонда (грант № 24-72-10118).
