Магноны и экситоны открывают путь к квантовой связи экспресс
Квантовые компьютеры и датчики работают на микроволновых частотах, но передавать их сигналы на большие расстояния удобно по оптоволокну, где используется свет. Чтобы связать эти два мира, нужен посредник — устройство, которое переводит микроволны в оптические фотоны и обратно, не разрушая хрупкую квантовую информацию.
В новой работе таким посредником стал слоистый кристалл CrSBr. Внутри него под действием микроволн возникают коллективные колебания магнитных моментов — магноны. Эти колебания влияют на электронные возбуждения — экситоны, которые сильно взаимодействуют со светом. В результате отражённый от кристалла лазерный луч приобретает модуляцию: рядом с основной частотой появляются дополнительные полосы. Усиление этого эффекта вблизи экситонных резонансов позволило получить когерентное преобразование без сложных резонаторов.
Такой подход обещает широкую полосу частот — около 300 МГц — и возможность масштабирования. Авторы показали, что несколько экситон-поляритонных резонансов наследуют магнонную связь, что может расширить диапазон оптической настройки и снизить потери. Это шаг к практическим квантовым сетям, где микроволновые кубиты соединяются через оптические каналы.
CrSBr — слоистый антиферромагнетик, в котором магнитные моменты соседних слоёв направлены противоположно, как стрелки компасов, указывающие в разные стороны.