Квантовые технологии, основанные на квантово-механических эффектах, обладают потенциалом превосходить классические технологии в некоторых специфических задачах. В последние десятилетия исследователи также пытаются реализовать квантовые сети — системы, состоящие из множества соединённых квантовых устройств.
Для успешной работы фотонов в квантовых сетях физики и инженеры должны уметь подтверждать, что фотоны успешно хранятся без их уничтожения. Оповещение о хранении — перспективный метод для этого, поскольку он предполагает хранение фотонов с одновременным производством сигнала (т. е. «оповещения»), подтверждающего успешность их хранения.
Исследователи из Университета науки и технологий недавно продемонстрировали оповещённое хранение фотонов в ридберговском суператоме (т. е. облаке атомов, которые ведут себя как индивидуальная квантовая система при определённых условиях).
Используя недавно предложенные экспериментальные методы, описанные в статье, опубликованной в Physical Review Letters, они смогли успешно продемонстрировать оповещённое хранение фотонов без использования традиционных оптических резонаторов с высокой добротностью, как это делалось в более ранних работах.
Квантовое улучшение может улучшить медицинские технологии
Технологии, такие как биомедицинская визуализация и спектроскопия, могут быть усовершенствованы благодаря открытию, сделанному в исследовании, проведённом несколькими институтами, включая Университет Глазго. Учёные обнаружили, что двухфотонные процессы, которые применяются при изучении болезни Альцгеймера и других заболеваний нервной системы, могут быть усилены квантовым светом на гораздо более высоких уровнях, чем считалось возможным ранее.
Процессы обычно требуют интенсивного света, но это может привести к повреждению или обесцвечиванию образцов. Было предложено много лет назад — и с тех пор было продемонстрировано — что запутанные пары фотонов могут преодолеть это ограничение. Однако широко считалось, что это квантовое улучшение сохраняется только для очень слабого света, что ставило под сомнение полезность этого подхода.
Однако новое исследование, проведённое исследователями в Шотландии и Италии, обнаружило доказательства квантового улучшения, которое работало почти на 10 раз более высоких уровнях интенсивности света. Исследование может проложить путь к созданию новых технологий, которые предлагают повышенную силу сигнала без ущерба для квантового улучшения.
Лёгкие и тяжёлые электроны взаимодействуют в сверхпроводниках с магическим углом
Электроны играют множество ролей в твёрдых материалах. Когда они слабо связаны и могут перемещаться — т. е. подвижны — они могут обеспечивать электрическую проводимость. Когда они связаны или «тяжёлые», они могут действовать как изоляторы. Однако в некоторых твёрдых материалах это поведение может заметно отличаться, что поднимает вопросы о том, как эти разные типы электронов взаимодействуют.
В исследовании, только что опубликованном в Nature Physics, исследователи под руководством профессора физики и прикладной физики Амира Яцоби в Гарварде изучили взаимодействие обоих типов электронов в этом материале, проливая новый свет на то, как они могут способствовать формированию новых квантовых состояний.
«До нашей работы люди могли только задавать вопрос: „Каково общее основное состояние?“» — сказал Эндрю Т. Пирс, один из ведущих авторов статьи. Пирс, в настоящее время научный сотрудник Корнельского университета, был аспирантом в лаборатории Яцоби, когда они начали изучать этот вопрос. Неясным было то, какова истинная природа этих различных состояний и как отдельные лёгкие и тяжёлые электроны объединяют свои усилия для их формирования.
Кроме того, из-за более очевидной роли тяжёлых электронов в управлении изоляторами, лёгкие электроны часто игнорировались как «ничего не делающие» или «наблюдатели», — сказал Юнлон Си, один из ведущих авторов статьи. Бывший научный сотрудник Гарвардской квантовой инициативы в лаборатории Яцоби, Си, ныне доцент в Университете Райса, отметил, что влияние этих лёгких электронов на общую систему было трудно обнаружить.
Взаимодействие между электронами с разной массой, как полагают, приводит к сложным квантовым явлениям. В новом материале, известном как скрученный трёхслойный графен с магическим углом (MATTG), где три слоя графена уложены вместе со средним листом, повёрнутым немного, электроны с малой и большой массами сосуществуют. Этот материал поддерживает множество экзотических квантовых явлений, включая сверхпроводимость (т. е. электрическую проводимость без нагрева), тем самым обеспечивая новую среду для решения этого вопроса.