Исследовательская группа, куда входят ученые из исследовательской лаборатории по электронике Массачусетского технологического института (МТИ), Венского технологического университета и Гарвардского университета, была организована для поиска новых способов влияния на поведение фотонов, с целью создания успешного оптического компьютерного сервера.
Ученые смогли создать оптический выключатель с одним-единственным фотоном – оптический аналог транзистора. Квантовая физика лучше «работает» с индивидуальными частицами, что и сделало возможным использование одного-единственного фотона для создания выключателя. В нем заключена пара небольших зеркал с высокой светоотражающей способностью. Световой луч проходит сквозь зеркала при нажатии выключателя. Два зеркала вместе действуют как оптические резонатор, становясь прозрачными для света при правильной дистанции, отделяющей их друг от друга. В положении «выключено» лишь 20% проходят сквозь зеркала.
Когда частицы находятся одновременно во взаимноисключающих состояниях, это явление называется квантовой суперпозицией. Примитивные квантовые компьютеры с большим трудом пытались удержать ионы в суперпозиции. Оптический выключатель позволил ученым создать ряды оптических контуров, удерживающихся в суперпозиции. Фотонам легче сохранить суперпозицию, что делает их идеальными кандидатами для использования в квантовых компьютерах – надо только заставить их взаимодействовать.
Транзистор, включаемый фотонами, также способен фильтровать квантовый шум, передавая выводную информацию назад в цепь – нечто невиданное! Он также может использоваться в качестве детектора фотонов, обнаруживая фотон, но не уничтожая его. Раньше это также было невозможно. Именно эта способность принципиально важна для использования фотонов в квантовой обработке информации, объясняют ученые из МТИ.
Результаты данного исследования могут быть использованы для создания вычислительных микросхем с более долговечными батареями и более высокими скоростями обработки данных. Елена Вукович (Jelena Vuckovic), профессор электромеханики Стэнфордского университета, считает, что результаты исследования можно будет воспроизвести в физических системах, которые будет проще включить в компьютерные микросхемы.
Оптический транзистор ляжет в основу квантовых компьютеров нового типа: 4 комментария