Физики токийского Национального института NICT открыли качественно новое состояние сверхпроводящих искусственных атомов, «одетых» в виртуальные фотоны. Это открытие является новым вкладом в процесс создания квантовой коммуникации, симуляции и вычислений.

Важные технологии современной жизни — система времени, измеряемая атомными часами, или защищенная и энергосберегающая система коммуникации основаны на фундаментальных принципах взаимодействия между светом и материей на уровне одного фотона. Абсорбция и эмиссия света объясняется взаимодействием света и атомов. Основной вопрос атомной физики, «насколько сильной может быть связь света и атома?», не нашел ответа, несмотря на годы исследований, поскольку было непросто найти способ описания такой сильной связи.

Японские ученые приблизились к ответу на этот вопрос. В ходе эксперимента они использовали сверхпроводящий генератор гармонических колебаний и сверхпроводящий искусственный атом (квантовый бит, или кубит). Осторожно управляя взаимодействием атома с генератором гармонических колебаний, они обнаружили новое состояние, которое раньше было предсказано только теоретически.

Общая энергия кубита и генератора является суммой энергии фотона в генераторе, энергии кубита и энергии связи фотона с кубитом. Применив макроскопическую квантовую систему, физики смогли понять, что здесь присутствует ситуация так называемой «сильной связи», которой больше, чем энергии фотона и кубита.

В дальнейшем ученые планируют проверить, возможна ли сильная связь с более чем одним кубитом — вопрос, который до сих пор остается спорным. Также они собираются активно управлять новым молекулярным состоянием фотонов и кубитов, например, для того, чтобы наблюдать и контролировать динамику абсорбции и эмиссии фотона, и для демонстрации новых методов генерации запутанности, пишет EurekAlert.

Не только физики в научных лабораториях имеют шанс приблизить создание квантового компьютера. С помощью онлайн-игры MeQuanics, созданной в японском исследовательском институте Рикен, ученые геймифицировали задачу упрощения квантовой программы и предложили каждому желающему внести свой вклад в научный прогресс.