Создан первый в мире квантовый метаматериал

Логотип Российского квантового центра

©RQC

Ученые создали первый в мире квантовый метаматериал на основе твердотельных сверхпроводящих кубитов.

Российско-германская группа физиков под руководством Алексея Устинова из Российского квантового центра применила в качестве основы нового устройства 20 C-образных разорванных алюминиевых колец, охлажденных до температуры в несколько десятков милликельвин. Их, как правило, ученые используют в роли кубитов.

^{20 С-образных кубитов по обеим сторонам резонатора, электронная микрофотография. ©Pascal Macha et al., 2013, arXiv:1309.5268}

Таких метаатомов в устройстве  20. Благодаря тому, что все они  находятся рядом друг с другом и микроволновым резонатором,  метаатомы объединились в квантовую систему.  Это усилило взаимодействие кубитов между собой, в результате чего проявились небольшие, но заметные фазы поглощаемых и переиспускаемых фотонов.

Вышеотмеченные микроволновые резонаторы, как правило, используются для создания метаматериалов, из которых можно сделать, скажем, плащи-невидимки для микроволнового излучения, аналоги черных дыр или линзы с экзотическими свойствами.

Подобные материалы по сей день создавались из классических резонаторов, не обладающих  квантовыми свойствами. Отличие квантовых материалов от классических заключается в большей силе взаимодействия кубитов с электромагнитным полем и отсутствием потерь за счет сопротивления:

– Вся наука, которая создана для атомной физики и квантовой оптики, здесь применяется только лишь частично, потому что при очень сильном взаимодействии возникает совершенно другая, новая физика, – говорит Алексей Устинов.

Исследователи отмечают, что квантовые метаматериалы можно использовать для создания детекторов одиночных микроволновых фотонов, переключателей фазы и мн. др.

Марина Морская