Физики успешно переместили свет в квантовом мире

Команда физиков во главе с профессором Патриком Виндпассингером из Университета имени Йоханнеса Гутенберга в Майнце (JGU) успешно транспортировала свет, хранящийся в "квантовой памяти", на расстояние 1,2 миллиметра.

Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters, а краткий отчет о нем появился на сайте университета. Эксперимент доказал, что контролируемый процесс переноса и его динамика практически не влияют на свойства так называемого хранимого света.

Как следует из отчета, исследователи использовали в своем опыте ультрахолодные атомы рубидия-87 в качестве носителя для хранения света. По их мнению, именно такой носитель позволяет достичь высокого уровня эффективности хранения и длительного срока службы.

"Мы сохранили свет, поместив его, так сказать, в чемодан, только в нашем случае чемодан был сделан из облака холодных атомов, - объясняет профессор Патрик Виндпассиндгер. - Затем мы переместили этот "чемодан" на небольшое расстояние и снова погасили свет. Это опыт крайне интересен не только для физики в целом, но и для квантовой коммуникации. Дело в том, что свет не очень легко "уловить". Обычно он теряется, когда вы хотите переместить его в другое место контролируемым образом".

Эксперимент был признан успешным - свет был перемещен на 1,2 миллиметра под контролем ученых, почти не утратив при этом своих свойств. По сути, была произведена квантовая телепортация. Как поясняют в своей работе исследователи, управляемое манипулирование квантовой информацией открывает огромные возможности для выполнения компьютерных операций в квантовом мире.

Они пишут, что оптическая квантовая память, которая позволяет хранить и извлекать переносимую светом информацию, просто необходима для работы масштабируемых сетей квантовой связи. Иными словами, это расширяет возможности для создания эффективных и сверхскоростных квантовых компьютеров, над чем уже давно работают ученые во многих странах мира.

Ранее команда профессора Виндпассиндгера описала контролируемый перенос хранимого света на расстояния, превышающие размер носителя информации. А недавно она же разработала метод, позволяющий перемещать "ансамбли" холодных атомов на "оптической конвейерной ленте", которая создается двумя лазерными лучами.

Преимущество этого способа состоит в том, что относительно большое число атомов можно транспортировать и позиционировать с высокой степенью точности без существенных потерь.

В новом исследовании физикам впервые удалось применить этот метод для переноса атомных облаков, того самого вышеупомянутого "чемодана". Авторы работы считают, что полученные ими данные уже в ближайшем будущем позволят разработать новые квантовые устройства, таких как запоминающее устройство для света с отдельными секциями для чтения и записи.