Россия создала источник «сжатого» света на чипе

Российские учёные совершили прорыв в фотонных технологиях. Научные группы Квантового центра Росатома создали компактный источник сжатого света на чипе. Это первая подобная разработка в России. Более того, она входит в число первых в мире. Учёные выполнили работу в рамках дорожной карты по квантовым вычислениям. Эта разработка открывает новые горизонты. Она поможет развить квантовую сенсорику. Она также ускорит создание квантовых компьютеров нового поколения.

Что такое «сжатый» свет?

«Сжатый» свет представляет собой особое квантовое состояние. В нём фотоны искусственно упорядочиваются. При этом они избавляются от лишних квантовых шумов. В квантовой оптике это означает снижение флуктуаций. Флуктуации амплитуды или фазы становятся ниже стандартного предела. Этот предел характерен для обычного лазерного излучения. Простыми словами, мы имеем более чистый и предсказуемый свет. Такой свет лишён случайных колебаний. Эти колебания часто мешают точным измерениям.

Уникальность российской разработки

Главное достижение российских учёных — интеграция источника на чипе. Ранее подобные системы были громоздкими и сложными в настройке. Интеграция на чипе делает технологию мобильной. Она также становится энергоэффективной и готовой к промышленному масштабированию. Таким образом, Россия входит в первый эшелон стран и компаний. Они добились реальных результатов в этом перспективном направлении.

Руководитель научной группы Дмитрий Чермошенцев отметил важность этого направления. «В мировой науке работа со сжатым светом является одним из наиболее перспективных направлений, — подчеркнул он. — Это тренд, который оседлать пока удалось далеко не всем». Теперь у российских исследователей есть все возможности для создания квантовых вычислительных систем на основе этой технологии.

Прорыв в медицинской диагностике

Одно из самых впечатляющих применений сжатого света — создание сверхчувствительных сенсоров. Они найдут применение в медицине и биологии. Обычные оптические методы имеют ограничения. Увеличение мощности лазерного луча повышает точность. Однако это часто приводит к повреждению биологических объектов. Сенсоры на основе сжатого света работают иначе. Благодаря пониженному уровню шумов, они проводят измерения с недостижимой точностью. При этом они остаются абсолютно безопасными для живых организмов. Следовательно, медицинская диагностика выходит на новый уровень. Исследователи смогут изучать клетки и ткани без риска их повреждения. В планах Квантового центра Росатома — применить эти наработки в создании биологических детекторов.

Путь к фотонным квантовым компьютерам

Помимо сенсорики, разработка открывает дорогу к фотонным квантовым компьютерам. В отличие от квантовых процессоров на ионах или сверхпроводниках, фотонные системы используют фотоны. Фотоны служат носителями квантовой информации. Сжатые состояния позволяют значительно снизить количество ошибок. Это критически важно для создания практических вычислительных устройств. Такие универсальные квантовые компьютеры решат сложные задачи оптимизации. Например, они повысят эффективность логистических цепочек. Они оптимизируют производственные процессы. Они также моделируют сложные химические реакции. Это открывает новые возможности для промышленности, телекоммуникаций и фундаментальной науки.

Перспективы развития

Создание источника сжатого света на чипе — лишь первый шаг. В ближайших планах Квантового центра Росатома — разработка полноценных квантовых вычислительных систем. Они будут основаны на этой технологии. Работа выполнена в рамках российской дорожной карты по квантовым вычислениям. Эту карту курирует госкорпорация «Росатом». Следовательно, можно ожидать дальнейшего развития этого направления. Вероятно, в ближайшие годы появятся новые прорывные решения.

Российские учёные не только догнали мировых лидеров. Они заняли передовые позиции в одном из самых перспективных направлений квантовой физики. Это достижение укрепляет технологический суверенитет страны. Оно также открывает путь к созданию квантовых технологий нового поколения.

Автор: Алексей Воронцов