Нов тип светлина може да захрани квантовите компютри

Фотоните са основна частица от квантовата система, но в момента не взаимодействат помежду си. Изследователи от Масачузетския технологичен университет и „Харвард“ успяха да групират и наблюдават поведението на частиците, сформирайки нов тип светлина. За момента проучването е напълно експериментално, но може да позволи преплитането на фотони, което е основен елемент от развитието на квантовите компютри.

Елементи като водород и кислород могат да се групират в двойки или тройки, сформирайки O2 (кислород) или O3 (озон). При комбинирането на два светлинни източника, фотоните преминават един през друг и не взаимодействат помежду си. Това е поради факта, че те нямат маса или заряд. Въпреки това те могат да бъдат заредени под формата на рентгенови или гама лъчи.

За да групират светлинните частици, изследователите излъчиха светлина от слаб лазер през плътен облак от атомите на рубидий, охладени до малко над нулата. Вместо да напускат облака един по един, фотоните се групират в двойки или тройки. Освен това те придобиват маса.

Получените плетки са много по-тромави. Вместо да се движат със стандартната си скорост от близо 300 хил. километра в секунда, те се придвижват 100 хил. пъти по-бавно. Преминавайки през атомите рубидий фотоните предават част от енергията си. Въпреки това поради процес, наречен „блокада на Ридбърг“, съседните атоми не могат да бъдат възбудени до същата степен, като по-малко повлияният атом и фотонът образуват хибрид, наречен „поларитон“. Преминавайки през поларитони, фотоните взаимодействат един с друг по начин, по който не биха взаимодействали в обикновена среда. Някои от тях остават групирани дори след напускането на облака. Това се случва бавно на квантово равнище – за една милионна от секундата между влизането и излизането.

Това не е първият път, в който учени успяват да комбинират фотони. Членове на съшия екип успяха да получат двойки фотони през 2013. Новото откритие обаче постига за пръв път принудено и целенасочено взаимодействие между частиците.

Откритието не е значимо само за физиката. То може да отключи нови възможности за развитието на квантовите компютри. Тройките преплетени фотони могат да служат в квибитови процесори за транспортирането на информация на големи разстояния. Комбинирането на повече фотони ще направи възможно създаването на по-издръжливи и мощни системи.