Изучение квантовых метаматериалов в Израиле
Изучение квантовых метаматериалов в Израиле — исследование в Израиле квантовых метаматериалов (Quantum metamaterial), которые могут найти широкое применение в области квантовой информации и вычислений[1][2].
Общие сведения[править]
В октябре-ноябре 2018 года было сообщено, что в результате совместной работы двух групп исследователей из Техниона была открыта новая область для научных изысканий: квантовые метаматериалы. Результаты работы опубликованы в «Science».
1-ю группу учёных возглавил заслуженный профессор физфака Техниона Мордехай Сегев, в неё вошли Томер Став и Дикла Орен. 2-ю группу возглавляет профессор факультета машиностроения Эрез Хасман; в группу входят Аркадий Фаерман, Эльханан Магид и д-р Владимир Клейнер. Обе группы связаны с RBNI.
Было установлено, что метаматериалы можно использовать в сфере квантовой информации и вычислений, прокладывая тем самым путь к ряду практических приложений, в том числе созданию не поддающихся взлому шифров и построению квантовых информационных систем на одной микросхеме.
Сегев говорит:
Уже сегодня мы можем производить материалы практически с любыми электромагнитными качествами - например, «плащ-невидимку», который может скрыть небольшие объекты от радаров, или материал, в котором свет отклоняется назад. Однако до сих пор это было возможно лишь с обычным светом. Мы же нашли способ использовать наноматериалы для создания и управления квантовым светом.
Сообщается следующее:
- Метаматериалы сделаны из нескольких наноструктур, которые отличаются друг от друга реакцией на свет. Метапокрытия - двухмерная версия метаматериалов, сверхтонкие поверхности, состоящие из огромного количества оптических "наноантенн", каждая из которых при соприкосновении со светом реагирует определенным образом.
- До нынешнего момента эксперименты с метаматериалами ставились с использованием классического света. Исследователи из Техниона впервые продемонстрировали использование метаматериалов с квантовой оптикой и квантовой информацией - в первую очередь возможность создавать и управлять состояниями квантовой запутанности, имеющими критическое значение для любой квантовой информационной схемы.
Идея появилась у студентов Томера Става и Аркадия Фаермана.
Хасман сообщает:
Ключевым элементом технологии является диэлектрическое (изоляционное) метапокрытие, по-разному реагирующее на «левый» и «правый» поляризованный свет. Для достижения желаемого эффекта наше метапокрытие должно было быть изготовлено из прозрачных материалов, потому что традиционные металлические покрытия для этого не годятся.
Во время экспериментов учёные пропускали лазерный луч через нелинейный кристалл для получения изолированных пар поляризованных фотонов, а затем делили эти пары, пропуская один из фотонов через метапокрытие. В результате фотоны приобретали новые характеристики — такие, как орбитальный угловой момент и собственный момент (спин), спутанные между собой. В другом эксперименте оба фотона в паре пропускались через метапокрытие, после чего они демонстрировали наличие квантовой запутанности. Квантовая запутанность означает, что действие в отношении одного фотона в паре немедленно отражается на другом, даже если расстояние между ними очень велико, более того — сам факт наблюдения одной из частиц отразится на состоянии другой. Это качество имеет большое значение для квантовой информатики, занимающейся развитием квантовых компьютеров, криптографии и пр.