Чип, который на лету гасит одиночные фотоны ✛ ✦

Оригинал: "On-chip Non-Hermitian Cavity Quantum Electrodynamics"
arXiv:2505.05490v1 · 2025-05-02 · CC BY 4.0 · 1 мин
Учёные создали микрочип, где электрический сигнал мгновенно тушит или ускоряет рождение одиночных частиц света.

Световое кольцо на чипе подобно комнате, где эхо можно включать и выключать. Внутри него встроен источник одиночных фотонов — квантовая точка. Электрическое напряжение создает в кольце особый узел волн, где световое поле обращается в ноль, не давая фотону родиться, а при смене настройки ускоряет излучение в семь раз. Эффект предсказывали Серж Арош и Рой Глаубер, но теперь он реализован в микросхеме с управлением по напряжению.

Измерения световых спектров подтвердили, что время жизни фотона обратимо меняется более чем в семь раз, а его спектр в дуализме волны-частицы показывает провал до нуля — в согласии с электродинамикой, учитывающей потери. Это открывает путь к сверхбыстрым оптическим переключателям для квантовой информации и квантовых компьютеров, где фотоны в суперпозиции состояний служат кубитами, а их квантовые измерения гарантируют защиту от подслушивания.

Эффект усиления излучения в резонаторе, предсказанный Эдвардом Парселлом в 1946 году, теперь дополнен обратным феноменом: ученые впервые научились полностью тушить излучение одиночного фотона, не меняя конструкцию, а лишь создавая узел стоячей волны.

S(\Delta \omega) \propto \frac{(\gamma/2)^2}{\Delta \omega^4 + (\gamma/2)^4}
Спектральная плотность локальных состояний в режиме квадратичного лоренциана. Интенсивность спадает с четвёртой степенью расстройки, обеспечивая гораздо более резкое спектральное выделение, чем в обычном лоренцевом случае.
Учёные
Leo EsakiShuji NakamuraAlain AspectCharles TownesAlbert A. MichelsonJohn Clauser
Понятия
ниобат лития квантовая электродинамика резонатора интеграция квантовой фотоники фотонная интегральная схема квантовая электродинамика нанофотонное устройство оптический чип сверхпроводящая электроника исключительная точка динамический эффект Казимира генерация квантового света источник одиночных фотонов кубит на ионной ловушке