Согласно новому исследованию, проведенному Университетом Сент-Эндрюс, особая форма света, созданная с использованием древнего намибийского драгоценного камня, может стать ключом к новым квантовым компьютерам на основе света, которые могли бы решить давние научные загадки.

В исследовании, проведенном в сотрудничестве с учеными из Гарвардского университета в США, Университета Маккуори в Австралии и Орхусского университета в Дании и опубликованного в журнале Nature Materials, использовался драгоценный камень из оксида меди (Cu 2 O), добытый естественным путем из Намибии, для производства ридберговских поляритонов- самые большие из когда-либо созданных гибридных частиц света и материи.

Ридберговские поляритоны постоянно переключаются со света на материю и обратно. В ридберговских поляритонах свет и материя подобны двум сторонам медали, и сторона материи — это то, что заставляет поляритоны взаимодействовать друг с другом.

Это взаимодействие имеет решающее значение, поскольку именно оно позволяет создавать квантовые симуляторы, особый тип квантового компьютера, где информация хранится в квантовых битах . Эти квантовые биты, в отличие от двоичных битов в классических компьютерах, которые могут быть только 0 или 1, могут принимать любое значение от 0 до 1. Таким образом, они могут хранить гораздо больше информации и выполнять несколько процессов одновременно.

Эта возможность может позволить квантовым симуляторам решать важные загадки физики, химии и биологии, например, как сделать высокотемпературные сверхпроводники для высокоскоростных поездов, как можно сделать более дешевые удобрения, потенциально способные решить глобальный голод, или как сворачиваются белки, облегчая их утилизацию, что позволяет производить более эффективные препараты.

Руководитель проекта доктор Хамид Охади из Школы физики и астрономии Сент-Эндрюсского университета говорит, что «создание квантового симулятора со светом — это святой Грааль науки. Мы сделали огромный скачок в этом направлении, создав поляритоны Ридберга».

Чтобы создать поляритоны Ридберга, исследователи захватили свет между двумя зеркалами с высокой отражающей способностью. Затем кристалл закиси меди из камня, добытого в Намибии, был утончен и отполирован до пластины толщиной 30 микрометров (тоньше, чем прядь человеческого волоса) и помещен между двумя зеркалами, чтобы сделать ридберговские поляритоны в 100 раз больше, чем когда-либо продемонстрированные ранее.

Один из ведущих авторов, доктор Сай Киран Раджендран из Школы физики и астрономии Сент-Эндрюсского университета, говорит, что «приобрести камень на eBay было легко.»

В настоящее время команда дорабатывает эти методы, чтобы изучить возможность создания квантовых схем, которые станут следующим компонентом квантовых симуляторов.