Силните взаимодействия между светлината и акустичните колебания могат да допринесат много за развитието на квантовите компютри както в областта на процесорите, така и в тази на паметта. Досега за тази цел се използваха микрорезонатори, което доста усложняваше нещата.
Сега обаче учените за първи път са успели да свържат светлината и колебанията в обикновено оптично влакно, което значително ще опрости архитектурата на изчисленията.За този пробив съобщиха изследователи от Института за науката за светлината към Обществото „Макс Планк“ Университета „Лайбниц“ в Хановер. В основата на експеримента лежи процесът на нееластично разсейване на светлината от акустични фонони, или т.нар. нареченото принудително разсейване на Манделщам-Брилюен. Акустичните вълни променят пречупването на средата, през която се движат те и светлината и по този начин въздействат върху фотоните. Същевременно фотоните въздействат върху фононите (колебанията) и обменят енергия с тях, а енергията представлява информация. Проблемът се състоеше в това, че светлината преминава през обикновено оптично влакно много бързо и взаимодейства с акустичната вълна само в ограничен участък и фактически еднократно, докато в резонатора светлината преминава милиони и десетки милиони пъти през една и съща област, което гарантира ефект на силно взаимодействие.
Би било изключително полезно светлината да взаимодейства с акустичните колебания по къси участъци от обикновено оптично влакно, например такова, което свързва два квантови компютъра в съседни стаи. Тогава такъв участък от оптичното влакно може да служи като част от квантов процесор или памет, тъй като силните взаимодействия между светлината и звука възникват преди загубата на кохерентност и могат да служат както за обработка на квантов сигнал, така и за буфериране на данни, защото звуковите вълни са значително по-бавни от оптичната или микровълновата честота на квантовия процесор, а паметта за квантови платформи е много болезнена тема. Отказът от микрорезонаторите би опростил значително архитектурата на квантовите изчислители. Освен това оптичното влакно представлява пренос на квантови явления в нашия свят на макрообекти и величини. Учените от десетилетия се борят с въпроса за обединяването на класическата и квантовата физика, а оптичното влакно вече е в основата на нашия свят на телекомуникациите. Това е класическата физика, която получава достъп до наблюдения на квантови явления.
Учените от Германия са провели своя експеримент, като са охладили оптичното влакно до температура 4K, или приблизително -269°C. След това изследователите са пропуснали светлина през охладеното оптично влакно и са регистрирали характерно прекъсване в спектралния отклик на системата. Именно това прекъсване сочи за силна връзка между светлината и акустичните колебания. В резонаторите подобен режим се проявява по аналогичен начин. В експеримента за ясно фиксиране на силното взаимодействие между светлината и звука се е оказало достатъчно еднократното преминаване на светлината, която буквално се сблъскваше там със звуковата вълна.
Резултатът създава основа за по-нататъшни изследвания в областта на квантовата обработка на сигнали по предложения метод. Обобщавайки казаното по-горе, ще подчертаем, че взаимодействието на светлината с акустичните колебания (в общия случай – с механичните) потенциално ще позволи преобразуване на сигналите между оптичните честоти и микровълновия диапазон, в който работят много квантови изчислителни устройства. С други думи, микровълновият сигнал на изхода на компютъра може да бъде преобразуван директно във влакното в оптичен и след това да се разпространява по обичайния начин.
Освен това, тъй като акустичните вълни се разпространяват значително по-бавно от светлината, те представляват интерес за временно буфериране на информация. Освен това новата експериментална платформа може да помогне за изучаването на квантовите свойства на механичните колебания в относително масивни обекти, каквито са оптичните влакна, като въвежда квантови явления в света на класическите уреди и прави квантовата наука достъпна за по-широк кръг от учени.