Учёные из Института науки о свете Макса Планка и Ганноверского университета имени Лейбница заявили об первом экспериментальном связывании света и акустических колебаний в обычном оптоволокне. Это достигается не с помощью микрорезонаторов, а за счёт вынужденного рассеяния света на акустических фононах, которое изменяет преломление среды и обмен энергией между фотонами и колебаниями. В итоге энергия становится информацией, что открывает новые пути для квантовой обработки сигналов внутри оптоволоконной среды.

До настоящего времени сильное взаимодействие света и акустики в оптоволокне требовало многократного прохождения света через одну и ту же область, как в резонаторах. В выступившем исследовании отмечается, что достаточно однократного прохождения света для появления характерного разрыва в спектральном отклике — признак тесной связи между фотонами и фононами, что обычно наблюдают в резонаторах, но здесь удалось добиться в обычном волокне.

Авторы подчёркивают, что новая платформа может служить компонентом квантового процессора или памяти в соседних квантовых компьютерах — за счёт того, что акустические волны медленнее оптических частот и позволяют временно буферизовать данные, а также преобразовывать сигналы между оптическим и микроволновым диапазонами. Такой подход теоретически может обеспечить как обработку квантового сигнала, так и его хранение до момента передачи между узлами сети.

Эксперимент проведён при температуре 4 К (примерно −269 °C). Подачу света через охлаждённое волокно сопутствовал регистр разрыва в спектре, который служит индикатором сильной связи между светом и акустическими колебаниями. Авторы отмечают, что для стабильной фиксации эффекта достаточно однократного прохождения света через волокно, не прибегая к многократному повторению в резонаторном режиме.

Этот прорыв считается основой для дальнейшем исследования квантовой обработки сигналов по предлагаемому принципу: преобразование между оптическими частотами и микроволновым диапазоном в самом волокне и дальнейшее распространение сигнала обычными телекоммуникационными путями. По мере развития платформа может позволить изучать квантовые свойства механических колебаний в макрообъектах и приблизить квантовую науку к более широкому кругу учёных.