Исследовательская группа Санта-Барбары UC продемонстрировала первый и возможно самый сложный шаг в процессе. Работа, опубликованная по своей природе Физика, описывает наномеханический преобразователь, который обеспечивает сильное и последовательное сцепление между микроволновыми сигналами и оптические фотоны. Другими словами, преобразователь – эффективный трубопровод для перевода электрических сигналов (микроволновые печи) в свет (фотоны).Сегодняшний высокоскоростной интернет преобразовывает электрические сигналы осветить и посылает его через оптоволокно, но достигающий этого с информацией о кванте одна из больших проблем в квантовой физике.
Если понято, это позволило бы безопасную коммуникацию и даже квантовую телепортацию, процесс, которым информация о кванте может быть передана от одного местоположения до другого.«Есть это большое усилие, продолжающее в науке теперь построить компьютеры и сети, которые работают над принципами квантовой физики», говорит ведущий автор Йорг Бохман, постдокторский ученый в Отделе UCSB Физики. «И мы нашли, что на самом деле есть способ перевести электрические квантовые состояния к оптическим квантовым состояниям».
Новая работа обрисовывает в общих чертах понятие и представляет устройство прототипа, которое использует optomechanical кристалл, осуществленный в пьезоэлектрическом материале способом, который совместим с кубитами сверхпроводимости, квантовыми аналогами классических битов. Управляя устройством в единственном пределе фонона, ученые смогли, производят последовательные взаимодействия между электрическими сигналами, очень высокочастотными механическими колебаниями и оптическими сигналами.
Хотя первый прототип преобразователя не был использован в квантовой сфере, то есть, на самом деле, следующем шаге для научно-исследовательской работы. «В данной статье мы характеризуем систему, используя классические электрические и оптические сигналы и находим, что существенные параметры выглядят очень перспективными», говорит Бохман. «В следующем шаге мы должны были бы на самом деле ввести квантовые сигналы с электрической стороны и затем проверить, сохранены ли квантовые свойства на свету».По словам авторов, их преобразователь прототипа полностью совместим с квантовыми схемами сверхпроводимости и хорошо подходит для криогенной операции. «Двойная динамика системы должна быть тем же самым при низких температурах как в наших измерениях комнатной температуры, хотя с более низким тепловым фоном», сказал соавтор Эндрю Клелэнд, преподаватель физики и заместитель директора Калифорнийского Института Наносистем в UCSB. «Подлинные квантовые особенности и неклассические механические государства появятся, когда мы соединим кубит сверхпроводимости с преобразователем.
«Мы полагаем, что объединение optomechanics с квантовыми устройствами сверхпроводимости позволит новое поколение квантовых устройств на чипе с уникальными возможностями, а также открытие захватывающего пути для понимания запутанных сетей электронных и фотонных квантовых систем», сказал Клелэнд.