Учёные Квантового проекта «Росатома» впервые в России создали компактный источник «сжатого» света на чипе - одну из ключевых технологий для квантовых вычислений и сверхточной сенсорики. По этому направлению российские разработчики вошли в первый эшелон мировых игроков. Прорыв реальный, а не бумажный.
Что такое сжатый свет и почему это важно
Обычный свет постоянно «дрожит» - это не поэтическая метафора, а физическая реальность. Квантовый шум неустраним принципиально: принцип неопределённости Гейзенберга не даёт избавиться от него полностью. Но физики научились его перераспределять: шум в одном параметре сжимается за счёт роста неопределённости в другом. Результат - луч, способный фиксировать детали, недоступные классической оптике.
До недавнего времени генерировать такой свет можно было только на громоздком лабораторном оборудовании. Росатому удалось уместить источник на чипе. Это примерно то же самое, что перейти от огромных ЭВМ к микропроцессорам - масштаб сдвига сопоставимый.
Как это работает: физика без лишней воды
Процесс строится на нелинейной оптике. Лазерный луч направляется на специальный наночип, внутри которого один высокоэнергетичный фотон распадается на два «дочерних». Они рождаются одновременно и оказываются квантово запутаны: их шумы начинают взаимно гаситься. На выходе - поток с подавленной неопределённостью.
Именно компактность чипового решения открывает практический путь к применению. Раньше установки занимали целые комнаты и требовали криогенного охлаждения. Теперь - чип.
Где это применят в первую очередь
Перспективы у разработки широкие, и это не общие слова. Конкретные направления уже обозначены:
- Медицинская диагностика - «сжатый» свет позволяет исследовать живые ткани без разрушающего воздействия. Мощность луча можно поднимать, не обжигая клетки.
- Квантовые сенсоры с точностью выше стандартного квантового предела - применимы в навигации, геологоразведке, фундаментальных исследованиях.
- Оптические квантовые компьютеры - фотонные вычислительные системы на основе сжатых состояний считаются одним из наиболее реалистичных путей к универсальным квантовым машинам.
«Мы находимся в первом эшелоне стран и компаний, которые добились реальных результатов», - заявил руководитель научной группы Квантового центра Дмитрий Чермошенцев. В ближайших планах - разработка вычислительных систем на базе сжатого света и создание биологических детекторов нового поколения.
Контекст: почему момент выбран не случайно
Гонка в квантовых технологиях обострилась. США, Китай, ЕС вкладывают в это направление миллиарды долларов ежегодно. Фотонные вычисления привлекают особое внимание: в отличие от сверхпроводниковых кубитов, они не требуют охлаждения до околоабсолютного нуля. Это делает их значительно ближе к промышленному использованию. Росатом вошёл в эту гонку с рабочим результатом - не с концепцией и не с дорожной картой, а с устройством на чипе.
