Квантовые интерфейсы

Как возможно переписать информацию с фотона на атом? Какие существуют подходы к построению квантовых интерфейсов? Что представляют собой фотонные кристаллы? И возможно ли сжать фотон? Об этом рассказывает кандидат физико-математических наук Алексей Акимов.

«Квантовый интерфейс» — довольно странное словосочетание. На самом деле за ним стоит устройство, соединяющее два квантовых объекта друг с другом, в данном случае фотон с атомом. Это нечто, умеющее эффективно переписывать как можно больше информации с одного фотона на один атом. В идеальном случае 100%. Эффективно — это когда за один эксперимент можно переписать информацию на один атом. Для любого человека это звучит нормально, но для ученого, делающего эксперимент в области квантовой физики и единичных частиц — это необычная ситуация.

В настоящее время вопрос не решен. В Гарварде построен интерфейс, который основан на резонаторе, но позволяет разговаривать с одним атомом с очень высокой вероятностью, и, тем не менее, требует подстройки. Мы разработали метод подстройки. Мы умеем «разговаривать» с одним атомом, потенциально можем положить много атомов на одно устройство и заставить их «разговаривать» друг с другом. Мы можем сделать такое интересное устройство, как оптический транзистор, то есть отдельными фотонами переключать потоки фотонов через наше устройство.

Другой подход, который мы разрабатываем — сжатие фотона. Сжать фотон в свободном пространстве нельзя из-за дифракции, но в присутствии какого-то третьего тела можно. Один из способов — использование плазмоники. Плазмоны — в данном случае являются электромагнитными волнами, которые распространяются на поверхности металла.