30.03.2011

Учёные создали квантовый аналог игры в напёрстки

Американские и японские физики построили схему, в которой функцию трёх напёрстков выполняли резонаторы, а роль исчезающего шарика играл одиночный микроволновый фотон. Манипулировавший им исследователь, вопреки «традициям» напёрсточной игры, не использовал никакого шулерства. Если не считать за таковое фокусы квантовой механики.

Испытанная учёными система — первый пример «когерентного контроля над мультирезонаторной архитектурой», — рассказывают создатели новинки в пресс-релизе Калифорнийского университета в Санта-Барбаре (UCSB).

В своей статье в Nature Physics изобретатели прибора объясняют, что смогли показать когерентный перенос фотонов между двумя и более резонаторами, связанными между собой через сверхпроводящие фазовые кубиты.

Переброска фотонов с сохранением квантово-механического состояния окажется полезна при построении квантового компьютера. Квантовые напёрстки в таком случае послужат не обману наблюдателя, а процессу вычислений. Потому создатели схемы назвали её вехой в конструировании масштабных квантовых регистров и новым измерением в микроволновой фотонике, реализованной на чипе.

Кроме игры в напёрстки учёные заставили свою схему превратиться и в ханойскую башню — головоломку, в которой имеется три вертикальных шеста и набор колец разного диаметра.

В начале игры все они находятся на первом стержне, а в конце должны быть перенесены на третий. При этом за один ход нельзя передвигать больше одного кольца, и никогда нельзя класть большее кольцо на меньшее.

В японо-американской схеме роль разнокалиберных колечек сыграли кванты света с разной энергией, а функцию стержней выполнили, очевидно, всё те же три резонатора. «Эта игра показывает, что настоящие бозонные возбуждения могут быть перетасованы между резонаторами — интересный пример квантово-механической природы света», — заявил одни из участников опыта Маттео Мариантони (Matteo Mariantoni) из UCSB.

Детальнее фрагмент схемы с кубитом Q1 и «хвостами» резонаторов Ra и Rb показан на фото под заголовком. C1a и C1b — конденсаторы, d.c.SQUID — элемент, считывающий состояние кубита.

Источники:

1. MEMBRANA