Физики прокладывают путь для квантовых интерфейсов

Исследователи из Тюбингена могут управлять взаимодействием света и материи на уровне отдельных фотонов, испускаемых рубидием.

Исследователи во главе с д-ром Себастьяном Слама (Sebastian Slama) из Института физики Тюбингенского университета сумели передать флуоресценцию ультрахолодных атомов поверхностным плазмонам – световым волнам, осциллирующим на металлической поверхности. Квантовые физики стремятся создать микроскопические системы, в которых такие явления, как взаимодействие света и материи можно наблюдать на уровне отдельных фотонов. Подобные управляемые системы перспективны для создания приложений, таких как однофотонные транзисторы и коммутаторы.

Исследователи снизили температуру атомов рубидия до одной миллионной Кельвина - почти до абсолютного нуля - и поместили их на расстоянии нескольких сотен нанометров (миллионных долей миллиметра) от поверхности золота. Атомы плавали в вакууме, удерживаемые на месте только магнитными полями.

В таких условиях атомы предпочитают излучать свой свет с образованием поверхностных плазмонов – и исследователи обнаружили такие фотоны. «Процесс очень эффективный, атомы показывают высокую степень кооперации», - сказал д-р Слама. Получить связь материя—свет оказалось проще в этих экспериментах, чем с помощью других методов, таких как оптические резонаторы.

«Новый метод может быть использован в будущем для чтения и обработки квантовой информации, которая была сохранена в атоме, с небольшой диссипацией», - отметил д-р Слама. Он надеется, что создание интерфейсов между квантовым хранилищем и проводниками квантовых данных может привести к развитию высокоэффективного и совершенно нового типа компьютера в будущем.

Кооперативная связь ультрахолодных атомов с поверхностным плазмоном