Квантовая запутанность света и звука — ученые создали связь, устойчивую к внешнему шуму

Учёные создали квантовую запутанность наименьших частиц света и звуковой волны. Стойкость созданной связи к внешнему шуму важна для квантовых компьютеров.

Физики из Института Макса Планка придумали способ запутать частицы разных видов: единицу света (фотон) с квантовым эквивалентом звуковой волны (фононом). Чанлонг Чжу, Клаудиу Генес и Биргит Стиллер назвали эту систему оптико-акустической запутанностью.

Гибридная система уникально стойка к внешнему шуму, что является одной из самых больших проблем, с которыми сталкивается квантовая технология. Новая связь стала значительным шагом к более надёжным квантовым компьютерам. Обычно квантовое состояние, необходимое для вычислений, можно легко нарушить — этот фактор ограничивает развитие квантовых устройств.

Учёные работают над решением этой проблемы, имея несколько перспективных путей. Большая размерность уменьшает влияние негативного шума, как и добавление большего количества частиц к запутанной системе. Вероятно, практическое решение будет использовать более одного пути, поэтому каждая дополнительная технология становится существенным вкладом в решение проблемы.

Оптико-акустической запутанности достаточно сложно достичь, поскольку фотоны и фононы двигаются с разными скоростями и имеют разные уровни энергии. Исследователи использовали процесс, называемый рассеянием Бриллюэна, при котором свет рассеивается между атомами материала волнами звуковых колебаний, создаваемыми теплом.

В предложенной учёными системе лазерный свет и акустические волны передавались во встроенный в кристалл твердотельный волновод, предназначенный для создания бриллюэновского рассеяния. Когда два кванта двигаются вдоль одной фотонной структуры, фонон двигается со значительно меньшей скоростью, что приводит к рассеянию, которое может запутывать частицы, имеющие кардинально разные уровни энергии.

Интерес технологии ещё и в том, что запутанность достигается при более высоких температурах, чем позволяют другие методы. Таким образом запутанность выводится из криогенной зоны и потенциально уменьшает потребность в дорогом охлаждении. Метод дальнейших исследований и экспериментов, но это многообещающий результат, говорят учёные. Исследование опубликовано в Physical Review Letters.

Источник: Science Alert