Исследователи смогли показать, что в такой системе происходят необычные фазовые переходы, присутствует нестандартная симметрия и ее спонтанное нарушение в режиме сильного оптомеханического взаимодействия. В теории это может помочь в создании чипов памяти для будущих квантовых компьютеров.

Взаимодействие света и материи может приобретать очень интересные формы. При определенных условиях частицы света, фотоны, могут влиять на перемещение атомов материи, ведь процесс излучения и поглощения фотонов сопровождается отдачей. Изучением такого рода взаимодействий занимается специальный подраздел физики: квантовая оптомеханика.

Исследование того, как и при каких условиях частицы материи взаимодействуют со светом, имеет большое количество практических применений. А в будущем этих применений может стать даже больше ― с учетом того, что человечество движется в сторону создания вычислительных приборов, построенных на взаимодействии фотонов, а не электронов, к примеру, оптических компьютеров.

«Представим себе цепочку атомов, которые помещены в окрестность оптического волновода, по которому могут распространяться фотоны. Каждый атом представляет собой двухуровневую систему, то есть у него есть два состояния, основное и возбужденное. Атом может переходить из одного состояния в другое за счет поглощения фотона или его излучения. Такие системы могут найти свое применение в активно развивающейся области квантовых вычислений», ― рассказывает студент Нового физтеха Университета ИТМО Денис Седов.

Нужна сильная связь

Однако, чтобы использовать подобные модели в создании реальных прототипов устройств, необходимо решить целый ряд фундаментальный проблем, в частности проблему сравнительно слабого взаимодействия света и атомов, которое не всегда позволяет эффективно управлять состоянием атомов с помощью световых частиц.

Пытаясь решить эту проблему, группа ученых Университета ИТМО создала теоретическую модель такой системы, в которой возможен режим сильной связи.