Лента TH Новости Глобальные вызовы


Ученые создали квантовый резервуар для микроволн

∴ 163

В недавнем эксперименте в EPFL микроволновый резонатор, который поддерживает электрические сигналы, колеблющиеся на резонансной частоте, был связан с колебаниями металлического микробарабана. Активно охлаждая механическое движение, близкое к самой низкой энергии, разрешенной квантовой механикой, микробарабан был превращен в квантовый резервуар.

349

Микроволны представляют собой электромагнитные волны, как и видимый свет, но с частотой, которая на четыре порядка меньше. Микроволны образуют основу нескольких бытовых технологий – от микроволновых печей и сотовых телефонов до спутниковой связи, а в последнее время приобрели еще большее значение при манипулировании квантовой информацией в сверхпроводящих схемах — одном из наиболее перспективных кандидатов для реализации будущих квантовых компьютеров.

Микробарабан диаметром всего 30 микрон, толщиной 100 нанометров и изготовленный в Центре микронанотехнологий (CMi) в ЭФФЛ, представляет собой верхнюю пластину конденсатора в сверхпроводящем СВЧ-резонаторе. Положение барабана модулирует резонансную частоту резонатора, и, наоборот, напряжение на конденсаторе оказывает воздействие на микробарабан. Благодаря этому двунаправленному взаимодействию энергия может быть обменена между механическими колебаниями и СВЧ-колебаниями в сверхпроводящем контуре.

В эксперименте микробарабан сначала охлаждается близко к самому низкому энергетическому квантовому уровню соответствующим настроенным микроволновым тонам. Каждый микроволновый фотон (квант света) уносит энергию фонона (квант механического движения), так что механическая энергия уменьшается. Этот процесс охлаждения увеличивает диссипацию и превращает микробарабан в диссипативный резервуар для СВЧ-резонатора.

При масштабировании данной технологии, мы можем создавать эффективные каналы связи, удобные схемы для шифрования и удобные системы для передачи и хранения данных в квантовых компьютерах.

Филипп Дончев