Коллектив ученых из НИТУ "МИСиС" и МФТИ разработал платформу для осуществления фотон-магнонного взаимодействия на одном чипе и экспериментально подтвердил эффективность ее работы. Разработка российских ученых может стать шагом к созданию гибридных квантовых устройств, которые сегодня считаются наиболее перспективным способом передачи квантовой информации.
На сегодняшний день существует множество вариантов квантовых устройств: твердотельные сверхпроводящие, оптические на фотонах, с атомными ловушками и др. Каждый из них имеет свои недостатки и преимущества. Одним из наиболее перспективных направлений развития квантовой вычислительной техники считается создание гибридных устройств, в которых элементы каждого типа будут отвечать за определенную функцию.
В последнее десятилетие в центре внимания исследователей и разработчиков оказались гибридные системы на основе коллективных спиновых возбуждений, или магнонов. Одно из наиболее заметных преимуществ магнонных устройств заключается в том, что магнонные системы достаточно легко перестраиваются магнитным полем. При этом магнонные системы по размеру существенно меньше фотонных, что значительно затрудняет разработку гибридных устройств. И это один из самых больших вызовов для ученых.
Российским ученым удалось создать систему, в которой реализовано сверхсильное фотон-магнонное взаимодействие, и экспериментально подтвердить силу этого взаимодействия. Так, сила фотон-магнонной связи в разработанной системе составила порядка 350 Гц. Для сравнения, ранее максимальный показатель для таких систем составлял около 100 Гц, а еще несколько лет назад этот показатель не превышал 1 Гц.
При этом сверхсильная фотон-магнонная связь в созданной российскими учеными системе подтверждает присутствие в ней гибридных квазичастиц, которые ранее в подобных системах не наблюдались, а именно частицы плазмон-магнон-поляритонов, плазмонная составляющая которых защищает систему от так называемого сверхизлучающего перехода.
Разработанная российскими учеными платформа для фотон-магнонного взаимодействия может не только стать основой для гибридных квантовых вычислительных устройств, но позволит продвинуться в дальнейшем изучении таких тонких физических явлений как, например, обменные спиновые волны. При этом ее существенным преимуществом является возможность создания сверхсильной фотон-магнонной связи на одном чипе.
Исследование было опубликовано в журнале Physical Review Applied.
