 |
|
Путь к разработке передовых квантовых сетей
|
| Способность когерентно передавать информацию в диапазоне электромагнитного спектра от микроволнового до инфракрасного жизненно важна для развития передовых квантовых сетей, используемых в вычислениях и коммуникациях. Исследование, проведенное учеными из Государственного университета Кампинас (UNICAMP) в Бразилии в сотрудничестве с коллегами из ETH Zurich в Швейцарии и TU Delft в Нидерландах, было сосредоточено на использовании для этой цели нанометрических оптомеханических полостей. Эти наноразмерные резонаторы способствуют взаимодействию высокочастотных механических вибраций и инфракрасного света на длинах волн, используемых в телекоммуникационной отрасли. Статья об исследовании опубликована в журнале Nature Communications. «Наномеханические резонаторы действуют как мосты между сверхпроводящими цепями и оптическими волокнами. Сверхпроводящие схемы в настоящее время являются одной из наиболее многообещающих технологий для квантовых вычислений, а оптические волокна обычно используются в качестве передатчиков информации на большие расстояния с небольшим шумом и без потерь сигнала», — сказал Тьяго. Алегре, профессор Института физики имени Глеба Ватагина (IFGW-UNICAMP) и последний автор статьи. |
|
| По словам Алегре, одним из ключевых нововведений в исследовании стало внедрение диссипативной оптомеханики. Традиционные оптомеханические устройства основаны на чисто дисперсионном взаимодействии, при котором эффективно рассеиваются только фотоны, удерживаемые в полости. В диссипативной оптомеханике фотоны могут рассеиваться непосредственно из волновода в резонатор. «В результате оптоакустическое взаимодействие можно контролировать более тщательно», — сказал он. До этого исследования диссипативное оптомеханическое взаимодействие было продемонстрировано только на низких механических частотах, что исключало важные приложения, такие как передача квантового состояния между фотонной (оптической) и фононной (механической) областями. Исследование продемонстрировало первую диссипативную оптико-механическую систему, работающую в режиме, когда механическая частота превышает ширину оптической линии. «Нам удалось повысить механическую частоту на два порядка и добиться десятикратного увеличения скорости оптомеханической связи. Это открывает весьма многообещающие перспективы для разработки еще более эффективных устройств», — сказал Алегре. |
| Устройства, изготовленные в сотрудничестве с Делфтским техническим университетом, были разработаны с использованием технологий, хорошо зарекомендовавших себя в полупроводниковой промышленности. Нанометровые кремниевые лучи были подвешены и могли свободно вибрировать, так что инфракрасное излучение и механические вибрации ограничивались одновременно. Расположенный сбоку волновод, обеспечивающий соединение оптического волокна с резонатором, вызвал диссипативную связь, ключевую составляющую результатов, представленных исследователями. Исследование предлагает новые возможности для построения квантовых сетей. Помимо этого непосредственного применения, оно закладывает основу для будущих фундаментальных исследований. «Мы ожидаем, что сможем индивидуально манипулировать механическими режимами и смягчать оптические нелинейности в оптомеханических устройствах», — сказал Алегри. |
| Источник |
