Вещество и свет обменяются информацией через "интерфейс Майнца"

Команда ученых из Университета Иоганна Гуттенберга в Майнце (Johannes Gutenberg University Mainz) под руководством профессора Арно Раушенбетеля (Arno Rauschenbeutel), сделала очередной шаг на пути к появлению полноценного квантового компьютера.

Как известно, современные оптоволоконные сети основаны на передаче импульсов фотонами, причем каждый фотон может передать один бит информации соответствующий нулю или единице. А принимая во внимание тот факт, что фотон одновременно обладает свойствами и частицы, и волны, то есть подчиняется принципам корпускулярно-волнового дуализма, он может нести одновременно оба значения: и ноль, и единицу, то есть находиться в третьем – неопределенном состоянии. Такие свойства  могли бы успешно применяться в передаче квантовой  информации, не поддающейся взлому, однако необходимо решить проблему с тем, где квантовую информацию хранить, - сами фотоны для этого не подходят. Зато отлично подходят атомы. И именно с целью объединения атомов и фотонов в единую систему ученые разработали «интерфейс Майнца» (Mainz Interface).

Функционирование интерфейса основывается на использовании лазера, ультратонких стеклянных волокон и атомов цезия. Механизм работы следующий: сквозь стеклянную трубку, диаметр которой в сотни раз меньше человеческого волоса, проходит лазерный луч,  причем длина световой волны больше диаметра трубки. Такая разница в размерах позволяет лазерному лучу «выступать» за пределы трубки и взаимодействовать с охлажденными, практически до абсолютного нуля, атомами цезия, захваченными в ловушку. Находясь в затухающем поле, атомы взаимодействуют с фотонами, обмениваясь квантовой информацией. Исследования показывают, что процесс взаимодействия настолько эффективен, что нескольких тысяч атомов должно хватить для обмена информацией без потерь, что открывает перед «интерфейсом Майнца» широкие перспективы относительно применения в квантовых компьютерах.