- 26,380
- 46
- 8 Ноя 2022
Их нельзя было увидеть, поймать и включить. Теперь можно всё три.
В квантовых системах иногда мешают не шум и не слабая настройка, а режимы, которые словно выпадают из управления. Физики называют их темными модами: внешнее поле не видит такие состояния, поэтому нужные квантовые эффекты блокируются. Исследователи из японского Центра квантовых вычислений RIKEN показали, как временно превращать темные моды в управляемые и возвращать системе потерянный контроль над фононами.
Работа посвящена неэрмитовым квантовым системам. В простом виде так называют открытые системы, где важную роль играют потери, усиление или обмен энергией с окружающей средой. Физики активно изучают такие системы из-за необычных топологических эффектов. Топология в квантовой физике помогает сохранять нужные свойства даже при небольших возмущениях, поэтому подобные эффекты рассматривают как основу для более устойчивого управления квантовыми состояниями.
В таких системах можно управлять фотонами, то есть частицами света, и фононами, то есть квантами колебаний. Например, топологические операции позволяют накапливать хиральные фазы и направлять фононы в одну сторону. Один из авторов работы, физик RIKEN Франко Нори, отметил, что такие операции открывают доступ к необычным и полезным квантовым явлениям.
Главная проблема связана с тем, что внутри квантовой системы существует много режимов движения и возбуждения. Часть режимов остается яркой: внешнее поле взаимодействует с ними и позволяет управлять процессами. Темные моды ведут себя иначе. Внешнее поле не может напрямую зацепить такие состояния, поэтому темные моды становятся невидимыми для управления.
Когда в системе появляются темные моды, ломаются сразу два важных процесса. Преобразование между разными режимами прекращается, а топологическая передача фононов блокируется. По словам Нори, обычные способы настройки не возвращают эти эффекты, потому что темные моды остаются отделенными от управляемой части системы.
Команда RIKEN предложила не бороться с темными модами напрямую, а изменить их поведение. Исследователи использовали инженерный подход к темным модам и ввели в систему искусственную квантовую информацию. В научной работе этот механизм описан через синтетический магнетизм, который позволяет точно управлять переходом между режимами, где темные моды блокируют передачу фононов, и режимами, где передача снова становится возможной.
Иллюстрация квантовой системы с двумя фононными модами. Источник: Центр квантовых вычислений RIKEN .
После такого перехода темные моды временно начинают вести себя как яркие. Система снова получает возможность выполнять топологические операции, а фононы могут переходить между режимами контролируемым образом. Важная часть результата заключается в управляемости процесса: исследователи не просто наблюдали эффект, а показали способ включать переход между блокировкой и передачей по требованию.
Один из авторов работы, постдок RIKEN Дэн-Гао Лай, отметил, что созданные переходы делают возможными топологические операции, которые раньше были недоступны из-за темных мод. Метод оказался устойчивее, чем ожидала команда, что усиливает интерес к дальнейшему применению подхода в квантовых оптомеханических сетях.
Авторы считают, что инженерная работа с темными модами может помочь при создании масштабируемых квантовых устройств и поиске новых топологических явлений. Следующий шаг связан с проверкой того, как такой эффект можно использовать для обработки квантовой информации. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications .
В квантовых системах иногда мешают не шум и не слабая настройка, а режимы, которые словно выпадают из управления. Физики называют их темными модами: внешнее поле не видит такие состояния, поэтому нужные квантовые эффекты блокируются. Исследователи из японского Центра квантовых вычислений RIKEN показали, как временно превращать темные моды в управляемые и возвращать системе потерянный контроль над фононами.
Работа посвящена неэрмитовым квантовым системам. В простом виде так называют открытые системы, где важную роль играют потери, усиление или обмен энергией с окружающей средой. Физики активно изучают такие системы из-за необычных топологических эффектов. Топология в квантовой физике помогает сохранять нужные свойства даже при небольших возмущениях, поэтому подобные эффекты рассматривают как основу для более устойчивого управления квантовыми состояниями.
В таких системах можно управлять фотонами, то есть частицами света, и фононами, то есть квантами колебаний. Например, топологические операции позволяют накапливать хиральные фазы и направлять фононы в одну сторону. Один из авторов работы, физик RIKEN Франко Нори, отметил, что такие операции открывают доступ к необычным и полезным квантовым явлениям.
Главная проблема связана с тем, что внутри квантовой системы существует много режимов движения и возбуждения. Часть режимов остается яркой: внешнее поле взаимодействует с ними и позволяет управлять процессами. Темные моды ведут себя иначе. Внешнее поле не может напрямую зацепить такие состояния, поэтому темные моды становятся невидимыми для управления.
Когда в системе появляются темные моды, ломаются сразу два важных процесса. Преобразование между разными режимами прекращается, а топологическая передача фононов блокируется. По словам Нори, обычные способы настройки не возвращают эти эффекты, потому что темные моды остаются отделенными от управляемой части системы.
Команда RIKEN предложила не бороться с темными модами напрямую, а изменить их поведение. Исследователи использовали инженерный подход к темным модам и ввели в систему искусственную квантовую информацию. В научной работе этот механизм описан через синтетический магнетизм, который позволяет точно управлять переходом между режимами, где темные моды блокируют передачу фононов, и режимами, где передача снова становится возможной.
Иллюстрация квантовой системы с двумя фононными модами. Источник: Центр квантовых вычислений RIKEN .
После такого перехода темные моды временно начинают вести себя как яркие. Система снова получает возможность выполнять топологические операции, а фононы могут переходить между режимами контролируемым образом. Важная часть результата заключается в управляемости процесса: исследователи не просто наблюдали эффект, а показали способ включать переход между блокировкой и передачей по требованию.
Один из авторов работы, постдок RIKEN Дэн-Гао Лай, отметил, что созданные переходы делают возможными топологические операции, которые раньше были недоступны из-за темных мод. Метод оказался устойчивее, чем ожидала команда, что усиливает интерес к дальнейшему применению подхода в квантовых оптомеханических сетях.
Авторы считают, что инженерная работа с темными модами может помочь при создании масштабируемых квантовых устройств и поиске новых топологических явлений. Следующий шаг связан с проверкой того, как такой эффект можно использовать для обработки квантовой информации. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications .
- Источник новости
- www.securitylab.ru
