Еще один шаг на пути к квантовым компьютерам: интерференция 2-х разных фотонов

Французские физики добились интерференции между фотонами, испущенными совершенно независимыми атомами. Это важный шаг на пути к созданию квантовых компьютеров.

Квантовая информатика - Дело уже недалекого грядущего. В квантовых вычислительных системах информация будет кодироваться не единицей ИЛИ нулем, а квантовым�� состояниями элементарных частиц, а вычисления будут опираться на совершенно недостижимую для обычного компьютера степень параллельности (см. Статьи в журнале Квантовые компьютеры И Квантовые вычисления). Опосля того как в последние десятилетия XX века принципиальная возможность квантовых вычислений стала очевидной, а в 2001 году был продемонстрирован 1-ый рабочий прототип квантового компьютера, исследователи сосредоточились на оптимизации процесса квантовых вычислений.

в одной из схем квантового компьютера для передачи данных используются отдельные кванты света - фотоны. В них можно закодировать Квантовые биты информации, которую на��о отдать от одного атома к другому, И, помимо этого, фотонами нетрудно управлять без уничтожения их квантовых состояний. К примеру, Квантовые логические узлы, аналогичные " И " И " ИЛИ ", будет возможно реализовать, используя Интерференцию фотонов.

Но тут-то И на��инаются трудности. Дело в том, что обычная интерференция света, которую можно на��людать в повседневных явлениях (игра цветов на мыльных пузырях ИЛИ пленках топлива в лужах), - результат интерференции каждого фотона с самим собой. Интерференцию же 2-х фотонов разного происхождения выстроить И пронаблюдать весьма трудно.

в принципе, теоретических запретов для этого нет: на��о лишь, чтобы два фотона были совершенно один��ковыми. Это подразумевает не только один��ковую длину волны И один��ковую поляризацию, Но И идентичное пространственное распределение этих 2-х квантов электромагнитных волн. Малейшая непохожесть волновых фронтов превратит их в две в чём-то различающиеся частицы, И интерференция ослабнет ИЛИ вообще исчезнет.

Достичь интерференции между 2-мя фотонами в эксперименте получилось лишь несколько лет на��ад. В 1-ом из экспериментов, к примеру, ученые смогли как будто бы на��ожить друг на близкого человека два фотона, последовательно испущенных одним И тем же атомом. Впрочем для оптических квантовых компьютеров этого недостаточно: ведь нужно заставить интерферировать фотоны, испущенные разными источниками.

Именно Это сумели сделать ученые из Института оптики в Орсэ (Франция). Результаты их опытов были изложены в недавней статье J. Beugnon et al., Nature, 440, 779 (6 April 2006).

в эксперименте французов фотоны излучались 2-мя атомами рубидия, пойманными в две оптические ловушки И разделенными большим (для атомного мира) расстоянием в 6 микрон. Эти два атома облучались лазерным лучом, переходили в одни И те самые возбужденные богатства И потом, независимо друг от близкого человека, излучали два фотона. Эти два фотона вылетали из ловушки, проходили через систему линз И зеркал по двум разным путям, а потом совмещались друг с другом в пространстве при помощи специального полупрозрачного зеркала - " расщепителя луча " (который в данном случае работал, на��борот, соединителем лучей). Из-за этому волновые фронты 2-х фотонов на��ладывались один на другой И происходила интерференция, которую можно было нетрудно на��людать при помощи фотоумножителей.

Однако, интерференция получилась неидеальная: ориентировочно в 20% всех случаев два фотона Всё же проходили сквозь систему, не интерферируя, И регистрировались как " разные " частицы. Это вызвано тем, что форма их волновых фронтов была не абсолютно один��кова, Благодаря чего фотоны Всё же перекрывались в пространстве не полностью. В подтверждение этого объяснения авторы приводят Результаты простого опыта: достаточно сдвинуть один фотон в отношении иного вперед по ходу движения на несколько сотых долей миллиметра, И интерференция исчезает.

по отзывам авторов, " выправление " волновых фронтов 2-х фотонов, а Это означает, достижение на практике идеальной интерференции - задача несложная. Помимо этого, описанная схема нетрудно масштабируется: как только будет достигнута полная интерференция 2-х фотонов, будет возможно без проблем воссоединять И большое количество независимо испущенных фотонов. Всё Это открывает простор для будущих конструкторов квантового компьютерного " железа " .