Звуковые волны – будущее Интернета

В новом исследовании, опубликованном в Nature Communications, ученые из Рочестерского института оптики и факультета физики и астрономии описывают методику соединения частиц света и звука, которая может быть использована для точного преобразования информации, хранящейся в квантовых системах – кубитах, в оптические поля, которые могут передаваться на большие расстояния.

Что такое поверхностные акустические волны

Поверхностные акустические волны – это вибрации, которые распространяются по внешней поверхности материалов подобно океанской волне или подземным толчкам во время землетрясения. Они используются в самых разных областях – многие электрические компоненты наших телефонов оснащены фильтрами поверхностных акустических волн — потому что они создают очень точные резонаторы, которые можно использовать для точного определения времени в таких областях, как навигация. Но ученые начали использовать их и в квантовых приложениях. Используя существующие методы, можно манипулировать и управлять ими с помощью пьезоэлектрических материалов, превращая электричество в акустические волны и наоборот.

Использование света для манипулирования поверхностными акустическими волнами

Вместо того чтобы связывать фононы с электрическими полями, лаборатория Реннингера применила другой подход, направив свет на полости и устранив необходимость в механическом преобразовании.

«Нам удалось тесно связать поверхностные акустические волны со светом», – говорит Арджун Айер, аспирант кафедры оптики и первый автор статьи. «Мы разработали акустические полости, или крошечные эхо-камеры, для улавливания этих волн, в которых звук может сохраняться в течение длительного времени, что обеспечивает более сильное взаимодействие. Примечательно, что наша технология работает с любым материалом, а не только с пьезоэлектрическими материалами, которыми можно управлять с помощью электричества».

Команда Реннингера сотрудничала с лабораторией адъюнкт-профессора физики Джона Никола для создания устройств на поверхностных акустических волнах, описанных в исследовании. Помимо создания сильной квантовой связи, устройства обладают дополнительными преимуществами, заключающимися в простоте изготовления, небольших размерах и способности обрабатывать большие объемы энергии. По словам команды, помимо применения в гибридных квантовых вычислениях, их методы могут быть использованы в спектроскопии для изучения свойств материалов, в качестве датчиков и для изучения физики конденсированных сред.