Группа учёных из Института атомной и субатомной физики Венского технического университета разработала систему, позволяющую манипулировать квантовым светом на микроуровне. Ключевым элементом этой системы стали так называемые «искусственные атомы» — сверхпроводящие цепи размером в сотни микрометров, свойства которых можно настраивать по желанию.

Ведущий автор исследования Елена Редченко поясняет, что в отличие от обычных атомов, имеющих фиксированные характеристики, искусственные атомы можно «программировать», задавая им определённые энергетические уровни. Это открывает широкие возможности для изучения различных квантовых явлений в контролируемых условиях.

Система работает следующим образом: микроволновое излучение пропускается через специальный металлический провод (резонатор), проходящий рядом с искусственными атомами. При этом происходит обмен фотонами в проводе и искусственными атомами. Важно, что сила этого взаимодействия также может быть точно отрегулирована.

Одно из ключевых достижений учёных — создание своеобразного «квантового таймера». Отправляя короткий классический микроволновый импульс в провод, исследователи могут генерировать серию квантовых световых импульсов с контролируемыми временными интервалами между ними.

Разработанная система обладает высокой гибкостью и может быть использована для различных квантовых экспериментов. В частности, она позволяет генерировать отдельные, чётко разделённые фотоны, что крайне важно для многих исследований. Кроме того, система может временно хранить фотоны в течение определённого периода времени до их последующего высвобождения.

Созданная технология открывает новые горизонты в области квантовой физики и может найти применение в разработке квантовых компьютеров, систем квантовой связи и других перспективных направлениях. Возможность точного контроля над квантовыми состояниями света на микроуровне может стать ключом к решению многих задач в области квантовых технологий.