Физики Гарвардского университета и Массачусетского технологического института под руководством Михаила Лукина придумали квантовые переключатели, управлять работой которых можно единичными фотонами. Свое исследование авторы опубликовали в журнале Nature, кратко с ним можно ознакомиться на сайте Гарвардского университета.

В своей работе ученые впервые создали схему, позволяющую интегрировать квантовый переключатель в оптическую сеть, которая может быть объединена с другими аналогичными узлами. По сути, это первая работа, в которой исследователям удалось добиться значительного прогресса в масштабируемости таких квантовых технологий.

Физики привели атом в особое квантовое состояние, характеризуемое некоторой суперпозицией волновых функций. Это положение позволяет атому находиться и во включенном, и в выключенном состояниях; в зависимости от его взаимодействия с фотоном, может инициироваться проявление одного из этих состояний. Один атом может регулироваться одним фотоном, и, как заявили ученые, такие атомы можно объединить в системы.

Для этого ученые поместили в вакуумную камеру отдельные атомы, охладили их до температуры, близкой к абсолютному нулю и с помощью оптического пинцета перемещали атом на нанометровые расстояния. Потом исследователи облучали атом фотонами, чтобы получить указанное выше квантовое состояние специального вида ─ изменяли квантовую фазу, и управляли его включением и выключением единичными фотонами.

Авторы сомневаются, что их наработки найдут применение в настольных компьютерах, но уверены, что они окажутся полезными для волоконно-оптических сетей, использующих квантовую криптографию.