Про жидкий свет

Слышали формулировку «жидкий свет»? Похоже на какое-то надувательство? Но нет. Звучит, конечно, как магия и используется в полумагических для обывателя квантовых компьютерах. Но с месяц назад наш ученый, который руководит группой, занимающейся жидким светом, получил самую престижную в мире премию в области квантовых технологий. А жидкий свет как раз может помочь создать их.

Если на пальцах, то почему все уперлись рогами в эти квантовые компьютеры? Свет клином на них чтоль сошелся? Ну вообще, они дадут огромный прирост вычислительной мощности в некоторых типах задач. Например, вам надо подобрать пароль к аккаунту молодой необоснованно популярной голливудской звезды, чтобы выложить ее голые фото к жирным троллям в места их обитания под мост на форум (это просто пример — задачи у ученых другие. Надеемся).

Обычный комп будет перебирать все варианты пароля по очереди, пока один не подойдет. Чем мощнее комп (чем больше в нем «транзисторов»), тем быстрее будет перебирать. Квантовый проверит множество сразу. Чем мощнее он (чем больше в нем так называемых кубитов), тем больше вариантов за раз он проверит.

Сравним. Давеча американцы создавали пиар-повод/тестировали систему крупнейшего на данный момент квантового компа (64 кубита). Для этого подкинули ему задачку, которую самый мощный на данный момент неквантовый компьютер решил бы за 10 тысяч лет. А ведь это несколько этажей с рядами «шкафов». Квантовый агрегат, даже с учетом холодильников, гораздо меньше.

Исходя из того, что результат уже известен, вы можете догадаться, что квантовый гаджет справился как минимум в несколько тысяч раз быстрее. Все так. Но не тысяч. В 3 000 000 (3 миллиона) раз быстрее.

Этот шустрый квантовый комп основан на сверхпроводниках. Это когда электричество течет, не встречая сопротивления. Для этого нужна температура, близкая к абсолютному нулю (напоминаем, что абсолютный ноль — это примерно - 273 по Цельсию. Звучит странно, согласимся: 0 = - 273. Но это физика, так должно быть).

А значит нужны «холодильники». Для суперкомпуктеров это не страшно. Но как на этом построить робота? Как играть на таком компе в фортнайт или пубг?

Есть идея, как справиться без сверхнизких температур. Тут как раз пригождается жидкий свет.

Кубиты можно сделать на основе экситонных поляритонов. Это частицы светоматериальной жидкости. Заметьте: сотона еще не появился, а значит предыдущие предложения это не заклинание из Некрономикона, а наука.

Экситон — это что-то вроде атома водорода, где вместо ядра-протона находится дырка. Так научно и называется. Дырка, грубо говоря, это область, где должен быть электрон, но его там нет. Это место обладает положительным зарядом (логично, ведь оттуда убрали отрицательный электрон), но не является объектом. Поэтому и является квазичастицей. Но электрон в любой момент может рухнуть в дырку. То есть экситон, как и кот Шредингера, одновременно находится в двух состояниях, хоть и в целом является материей, в отличие от ядра-дырки. А чтобы быть кубитом обязательно надо быть сразу в двух состояниях, что недоступно неквантовым объектам.

Поляритон же — тоже квазичастица, но образующаяся из фотонов при их взаимодействиях с другими частицами вроде той, что описана выше. Если провзаимодействовать с экситоном получится экситонный поляритон. Это и есть «молекулы свето-жидкости». Светоматерия. Ведь фотон оказывается связан с материальным экситоном. И такими лучами можно управлять как струями.

В чем польза? Сверхпроводимость родственна сверхтекучести. Но она тоже возможна почти при нуле Кельвинов. Однако чем легче вещество, тем выше температура, при которой возникает сверхтекучесть. Экситонные поляритоны, так как состоят из квазичастиц, почти невесомых электронов и невесомых фотонов, как понимаете, весят мало.

Вот наши ученые и смогли создать сверхтекучую светожидкость при комнатной температуре. А если жидкий свет закрутить в колечко, то оно, являясь все-таки квантовым объектом, будет находиться сразу в двух состояниях. Представьте, будто оно крутится сразу в обе стороны. Вот тебе и кубит. Получите, распишитесь.

P.S. Страна должна знать своих героев. Мы про того, кто получил ту премию и всем этим занимается. Тем более научный руководитель группы «Квантовая поляритоника», руководитель Международного центра поляритоники, профессор Westlake University в Китае и профессор Саутгемптонского университета Алексей Кавокин очень складно и наглядно рассказывает про квантовые компьютеры. А людей, которые понятно объясняют сложные вещи, мы должны особенно ценить.

Ну и раз мы коснулись так или иначе квантовой механики, то как вы считаете: кот Шредингера жив или почил?

Комментарии: