Оптический квантовый транзистор внутри одного атома

Одной из наиболее перспективных разработок в этом направлении считаются квантовые сети, в которых одиночные фотоны общаются с различными узлами, например, одиночными атомами. В них информация может храниться и обрабатываться. Одним из ключевых элементов в этих системах является электромагнитно-индуцированная прозрачность, эффект, который позволяет в корне изменить оптические свойства атомов с помощью света. Ранее ученые уже исследовали этот эффект и его удивительные свойства.

Сейчас ученые в группе проф. Герхарда Ремпе из Института Макса Планка квантовой оптики (MPQ), сумели проконтролировать оптический отклик одного атома с помощью лазерного излучения, как подробно говорится в новом исследовании, опубликованном в журнале "Природа. Являясь краеугольным камнем в развитии новых квантовых технологий, эти результаты также имеют основополагающее значение для понимания того, как квантовое поведение отдельных атомов можно контролировать с помощью света.

Электромагнитно-индуцированная прозрачность (СПЭ) описывает эффект того, что взаимодействием атомов со слабым лазерным полем можно последовательно маниипулировать вторым сильным лазерным полем. Практически это достигается путем облучения среды двумя лазерными лучами: действие сильного лазерного излучения приводит к тому, что среда становится прозрачной для слабого лазерного датчика. Этот эффект позволит хранить и искать информацию между образцами атомов и световыми импульсами.

"Использование СПЭ с управляемым числом атомов дает возможность манипулировать многими квантовыми свойствами света", говорит Мартин Мюкке, который работает в рамках этого опыта, как докторант. "Обычно фотоны не взаимодействуют друг с другом. С этой схемой мы сможем добиться давней цели: сильного взаимодействия фотонов при посредничестве одного атома. Это является потенциальным строительным блоком для рабочего квантового компьютера".