Российские учёные из НИТУ «МИСиС» в составе международной группы исследователей доказали возможность эффективного взаимодействия между микроволновыми фотонами. Эти частицы не могут взаимодействовать напрямую, поэтому физики нашли обходной путь — заставили фотоны влиять друг на друга с помощью массива сверхпроводящих кубитов. Это открытие приближает создание коммерческих квантовых компьютеров.
Источник изображения: НИТУ «МИСиС»
По словам учёных, сверхпроводящие кубиты являются идеальным решением для взаимодействия с фотонами. «Использование сверхпроводящих кубитов, которые, по сути, являются рукотворными атомами, объясняется тем, что для данного типа объектов характерно очень сильное взаимодействие со светом. Обычные атомы намного меньше, чем длина волны. Взаимодействие обычного света с естественным атомом довольно слабое», — поясняет один из авторов исследования, заведующий лабораторией «Сверхпроводящие метаматериалы» НИТУ «МИСиС» и руководитель группы в Российском квантовом центре, профессор, доктор физ.-мат. наук Алексей Устинов.
Серия экспериментов на специально созданной установке показала, что в процессе взаимодействия с массивом сверхпроводящих кубитов в спектре фотонов возникает интервал частот, в котором волновод становится непрозрачным (происходит отражение фотонов). Иначе говоря, учёные могли заставить фотон двигаться либо по одному пути (волноводу), либо по другому. То есть, появляется возможность управлять поведением фотонов — кодировать его и с помощью этого механизма передавать с фотоном информацию.
Сделанное открытие особенно важно, поскольку массивы сверхпроводящих кубитов заключены в ограниченный по объёму криостат с температурой близкой к абсолютному нулю. Передача квантовой информации с помощью фотонов между несколькими такими криостатами подобна работе многопроцессорных конфигураций. Это позволяет надеяться на хорошее масштабирование квантовых вычислителей и на работу в кластерах.
Чуть больше о сделанном открытии можно прочесть на сайте НИТУ «МИСиС». Также работа по теме опубликована в издании npj Quantum Materials и свободна для прочтения.