Капля чернил падает в стакан воды — и вместо ровного пятна рождается кольцо, которое тут же начинает вращаться. Примерно так выглядит рождение скирмиона: свет, испущенный крошечным источником, закручивается в устойчивый вихрь. До сих пор такие вихри получали только от больших лазеров. Теперь их научились создавать от одиночных атомов прямо на чипе.
Секрет в поверхности, на которой лежит источник света. Это пластинка, усеянная рядами металлических столбиков высотой в десятки нанометров — в сотни раз тоньше человеческого волоса. Свет из атома попадает на столбики и, отражаясь от них, закручивается, как вода за кормой лодки. Вихрь получается настолько стабильным, что его можно использовать как букву в квантовом алфавите.
Авторы опробовали метод на разных источниках: алмазных песчинках с азотными дефектами. И каждый раз получали вихри — от простых одиночных до двойных, похожих на крендель. Значит, рецепт универсален: любой одиночный излучатель можно превратить в фабрику квантовых вихрей. Такие источники нужны для квантовых компьютеров, где световые вихри станут переносчиками информации между чипами.
Капля чернил в стакане закрутилась — и уже не остановится. Так и скирмион, рождённый на чипе, продолжает вращаться, пока не встретит детектор. В этом вращении — будущее квантовой связи: плотной, быстрой и защищённой от помех.
Скирмионы названы в честь британского физика Тони Скирма, который в 1960-х годах придумал их как модель частиц в ядерной физике. Сейчас эти вихри находят в магнитах, жидких кристаллах и даже в атмосфере.