Квантовая телепортация, как бы это фантастически ни звучало, является реальным явлением и даже не очень новым. Мы уже рассказывали, что два года назад китайские физики осуществили квантовую телепортацию фотонов на расстояние 16 километров ( 10 миль). А сейчас та же самая группа ученых физиков побила свой собственный рекорд, осуществив квантовую телепортацию фотонов на расстояние немного более чем 97 километров.

Группа исследователей из университета Пурду (Purdue University), разработав кремниевый оптический транзистор, который способен передавать логические сигналы на частотах до 10 ГГц, сделала большой шаг вперед на пути реализации высокоэффективных оптико-квантовых вычислений. Созданный транзистор является оптическим выключателем, который может обеспечить передачу фотонов и усиление потока света, мощности которого будет достаточно для управления другими двумя транзисторами. Созданное устройство весьма компактно и совместимо с технологией CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), что позволит встраивать такие транзисторы прямо на кристаллы гибридных оптоэлектронных микросхем и микропроцессоров.

Постоянные наши читатели знакомы с понятием квантовых коммуникаций, в которых для шифрования и передачи информации используются единичные фотоны света. За счет того, что фотон во время движения от источника к приемнику не несет передаваемую информацию, а получает ее практически перед самым приемником, квантовые сети отличаются высоким уровнем безопасности и криптографической устойчивости, другими словами их можно взломать только теоретически. Все вышесказанное объясняет интерес ученых к созданию устройств, способных излучать единичные фотоны света, о чем мы совсем недавно уже рассказывали на страницах нашего сайта. И вот, Ученые из германского Института наук о свете Макса Планка (Max Planck Institute for the Science of Light) в Эрлангене разработали еще одно новое устройство, квантовую пушку, способную "стрелять" очередями фотонов различного цвета.

В настоящее время во многих областях науки и техники используются манипуляции с единственными фотонами света, к таким областям сразу можно отнести области квантовых вычислений, квантового управления, квантовой криптографии и коммуникаций. Но, к сожалению, процесс излучения света в виде единичных фотонов требует использования специальных наноматериалов, находящихся при сверхнизких температурах. Однако, группа исследователей, в состав которой вошли ученые и исследователи из Японии, Германии и Венгрии, создала на основе алмаза сложное полупроводниковое устройство, весьма напоминающее по структуре светодиод, которое способно излучать единственные фотоны света, причем, при комнатной температуре.

В то время, как ученые Европейской организации ядерных исследований CERN, используя Большой адронный коллайдер (БАК), сталкивают лучи протонов в надежде найти неуловимый бозон Хиггса, ученые, работающие с другим ускорителем занимаются поисками еще одной таинственной частицы. Ускоритель лаборатории Томаса Джефферсона (Thomas Jefferson National Accelerator Facility), разгоняет лучи электронов в поисках "темных" или "тяжелых" фотонов. Обнаружение этих темных фотонов, как надеются ученые, станет тем ключом, который отопрет двери в "темный сектор" нашей Вселенной, туда, где предположительно находятся такие вещи, как темная материя и темная энергия.

Ученые из университета ETH Zurich и Института изучения света Макса Планка (Max Planck Institute for the Science of Light) добились реализации передачи между двумя молекулами, выступавшими одновременно в роли передающих и принимающих антенн, единственных фотонов света. Способность передавать единичные фотоны света является идеальным решением для некоторых приложений в областях квантовых коммуникаций, квантовой криптографии или в квантовых компьютерах.

Исследователи из университета штата Огайо впервые в истории науки получили изображения атомов, перемещающихся в пределах молекулы вещества. Это им удалось сделать благодаря новой технологии съемки, в которой электроны атомов внутри молекулы превращаются в своего рода лампы фотовспышки. Такая технология съемки позволит ученым глубже понять устройство молекул различных веществ, изучить и управлять процессами, происходящими во время химических реакций на уровне атомов.

В настоящее время много групп ученых работают над поиском технологий невидимости. Но, к сожалению, им всем еще очень и очень далеко до воплощения в реальности чудесного плаща-невидимки Гарри Поттера. Все из разработанных технологий хоть и работают, но работают только лишь в узком определенном диапазоне света или электромагнитных волн. И совсем недавно исследовательская группа из центра Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY), Гамбург, Германия, выяснила, как сделать железо Fe(57) прозрачным для рентгеновских лучей и невидимым для взгляда Супермена.

Ученые из Национальной лаборатории SLAC National Accelerator Laboratory американского Министерства энергетики создали первый в мире "атомный", т.е. газовый рентгеновский лазер, способный излучать неимоверно короткие импульсы чистого рентгеновского излучения практически одной длины волны. Возможность создания подобного лазера была предречена еще 45 лет назад, но до сих пор никому не удавалось воплотить это на практике. Новый рентгеновский лазер представляет собой капсулу, заполненную неоном, которую облучают импульсами рентгеновского излучения рентгеновского лазера Linac Coherent Light Source (LCLS). Уникальные характеристики рентгеновского излучения, получаемого с помощью нового лазера, позволят "открыть двери" совершенно новым видам научных исследований и экспериментов, проведение которых ранее было просто невозможным.

Еще в 1871 великий ученый Джеймс Клерк Максвелл предсказал, что свет, падающий на любую поверхность, оказывает давление на эту поверхность. Поскольку такое воздействие очень слабо, это явление было экспериментально обнаружено и подтверждено только около 30 лет тому назад, и с тех пор эта сила давления света уже используется в таких устройствах, как оптические пинцеты, системы лазерного охлаждения и солнечные паруса.

Команда ученых из Кембриджского университета создала специальный полупроводниковый чип, на поверхности которого электроны переходят в особое возбужденное квантовое состояние, в котором они излучают фотоны света и поэтому могут быть видимы с помощью обычного оптического микроскопа. Возбужденные лучом лазерного света электроны материала чипа являются своего рода квантовой супержидкостью, состоящей из относительно больших квантовых квазичастиц. Эти квазичастицы, поляритоны, обладают свойствами сверхпроводников и малой массой, благодаря чему они могут свободно перемещаться в пределах чипа, создавая так называемую квантовую супержидкость.

В вычислительной области использование фотонов света, как носителей информации, оставляет далеко позади использование электронов по скорости выполнения вычислений. Это означает, что оптические микропроцессоры будут намного быстрее своих электронных аналогов. Но что бы создавать оптические процессоры требуется разработка оптических аналогов базовых электронных устройств - транзисторов и диодов. Оптические диоды уже существуют, но для их работы требуется наличие некоего внешнего воздействия, что делает их совершенно непригодными для использования в чипах оптических процессоров. Теперь же группа исследователей из университета Пурду разработала "пассивный оптический диод", которые для работы не требует никаких внешних воздействий и является настолько маленьким, что на кристаллах чипов можно размещать миллионы таких устройств. Это, в свою очередь, может привести к реализации более быстрых микропроцессоров и суперкомпьютеров на их основе.

В настоящее время самым большим рукотворным сооружением на земном шаре является Великая китайская стена. А в недалеком будущем вторым по величине искусственным сооружением станет детектор нейтрино KM3Net, который займет объем акватории Средиземного моря в несколько кубических километров. Помимо выполнения своей основной задачи, поиска и изучения нейтрино, детектор KM3Net так же будет выполнять гидрофонические исследования, прислушиваясь к "песням" китов и другим звукам, блуждающим в морских пучинах.

Исследователи из Массачусетского технологического института разработали и создали новую систему съемки видеоизображений, которая обладает поистине фантастической скоростью - она может снимать один триллион кадров в секунду. Андреас Фелтен (Andreas Velten), ученый из MIT Media Lab, характеризует возможности новой камеры всего одной фразой: "Во Вселенной не существует ничего, что являлось бы слишком быстрым для этой камеры".

Группа ученых из Бристольского университета создала универсальный программируемый фотонный чип, который может стать основой, универсальным строительным блоком для более сложных квантовых устройств - программируемых квантовых процессоров. Используя опытный образец этого чипа команда продемонстрировала, что в пределах этого чипа может создаваться явление квантовой запутанности фотонов, производиться всевозможные манипуляции с квантовым состоянием запутанных фотонов и с высокой точностью производиться измерения полученных результатов. Помимо этого, в пределах фотонного чипа ученые научились использовать в своих интересах побочный эффект влияния окружающей среды на квантовые цепи. Теперь же этот эффект поставлен на "службу" физике и используется для управления конфигурацией квантовых цепей.