Американські вчені відкрили новий вид атомів, що може змінити квантову фізику

Вчені представили нову концепцію у квантовій фізиці — так звані «гігантські суператоми» (Giant Super­atoms, GSAs), які можуть стати основою для майбутніх квантових комп’ютерів. Дослідження, опубліковане в журналі Phys­i­cal Review Let­ters, показує, що об’єднання штучних атомів у складні структури дозволяє передавати квантові стани без втрати когерентності — головної проблеми сучасних квантових систем.

Зазвичай атоми настільки малі, що їх взаємодію зі світлом можна описати як точкову. Але штучні «гігантські атоми», більші за довжину хвилі світла, здатні взаємодіяти з електромагнітним полем у кількох точках одночасно. Це відкриває нові можливості для керування квантовою інформацією.

Команда під керівництвом Антона Фріска Коккума з Технологічного університету Чалмерса та Лея Ду дослідила два типи конфігурацій GSAs. У «сплетеній» структурі суператоми ефективніше обмінювалися квантовою інформацією, зберігаючи когерентність. У «розділеній» конфігурації вони краще демонстрували явище хірального випромінювання, що може забезпечити високоточний розподіл заплутаних станів на великі відстані.

«Групи штучних атомів, з’єднані таким чином, що утворюють гігантську структуру, відкривають шлях до радикально нових концепцій», — зазначила співавторка дослідження Жанін Шплеттстосер.

Оскільки збереження когерентності є ключовим викликом для квантових обчислень, автори вважають, що GSAs можуть стати платформою для програмованої обробки квантової інформації. Це відкриття наближає науку до створення більш стабільних і практичних квантових комп’ютерів.