Publikacja autorów tych badań trafiła na łamy Nature Communications. Kluczową rolę w prowadzonych eksperymentach odegrały nanometryczne wnęki optomechaniczne. Są to nanoskalowe rezonatory, za sprawą których dochodzi do interakcji między drganiami mechanicznymi o wysokiej częstotliwości a światłem podczerwonym o długościach fal wykorzystywanych w przemyśle telekomunikacyjnym.
Czytaj też: Splątanie kwantowe w zasięgu ręki. Naukowcy zaobserwowali coś, co do tej pory pozostawało jedynie teorią
Dziedziny takie jak komunikacja czy obliczenia oparte na sieciach kwantowych są wysoce zależne od przesyłania informacji w paśmie widma elektromagnetycznego. Właśnie dlatego ostatnie postępy są tak ważne. Członkowie zespołu badawczego porównują wspomniane rezonatory do pomostu łączącego obwody nadprzewodzące i światłowody. Te pierwsze pełnią istotną rolę w obliczeniach kwantowych, natomiast drugie są stosowane w formie nadajników służących do wydajnego i pozbawionego zakłóceń przesyłania informacji.
Być może efekty ostatnich badań nie byłyby tak imponujące, gdyby nie wprowadzenie rozpraszającej optomechaniki. O ile zwyczajowo stosowane urządzenia optomechaniczne wykorzystują interakcje, w których fotony zamknięte we wnęce są skutecznie rozpraszane, tak autorzy nowych badań postanowili na rozpraszanie bezpośrednio z falowodu do rezonatora. W takich okolicznościach, jak przekonują, interakcja optoakustyczna może być kontrolowana w większym stopniu.
Na ostatnich postępach, które zaowocowały powstaniem dyssypatywnego systemu optomechanicznego, będą mogły skorzystać sieci kwantowe
To nowe podejście było do tej pory stosowane wyłącznie przy niskich częstotliwościach mechanicznych, co ograniczało jego potencjale zastosowania. Za sprawą ostatnich eksperymentów udało się natomiast wykazać, że tzw. dyssypatywny system optomechaniczny, w którym częstotliwość mechaniczna przekracza optyczną szerokość linii, jest możliwy do wdrożenia i praktycznego wykorzystania. Według autorów doszło do zwiększenia częstotliwości mechanicznej o dwa rzędy wielkości i uzyskania 10-krotnego wzrostu współczynnika sprzężenia optomechanicznego.
Czytaj też: IBM zbudował gigantyczny procesor kwantowy. Nie chce go używać w komputerze następnej generacji
Powstałe w takich okolicznościach urządzenie posiada nanometryczne wiązki krzemu, które zostały zawieszone i swobodnie wibrowały. W efekcie światło podczerwone i drgania mechaniczne były ograniczone, podczas gdy ustawiony poprzecznie falowód – pozwalający na sprzężenie światłowodu z wnęką – doprowadził do sprzężenia dyssypatywnego. Już wkrótce to osiągnięcie powinno przełożyć się na projektowanie sieci kwantowych, a w bardziej długofalowej perspektywie mówi się o rozwoju urządzeń optomechanicznych.
