Физики МФТИ впервые реализовали знаменитый двухщелевой эксперимент Юнга в микроволновом диапазоне и построили управляемую интерференционную платформу, которая может стать основой для аналоговых оптических процессоров нового поколения. Об этом «Газете.Ru» сообщили в пресс-службе образовательного учреждения.
Классический опыт Юнга демонстрирует волновую природу света: проходя через две щели, волны усиливают или гасят друг друга, формируя характерные светлые и тёмные полосы. Но для видимого диапазона размер щелей должен быть порядка микрометров, что делает оборудование крайне дорогим и капризным.
Ученые МФТИ нашли способ обойти эти ограничения: заменить видимый свет микроволнами. Их длина составляет миллиметры и сантиметры, что позволяет построить всю установку — щели, экраны, фазовые пластины — в макроскопическом масштабе.
«Мы смогли точно воспроизвести интерференцию с двумя и тремя щелями в микроволновом диапазоне и показали, что управлять ей можно так же, как в квантовой механике — менять поляризацию, вносить фазовые задержки. Теперь моделировать квантовые системы стало гораздо проще», — рассказал Дмитрий Ципенюк, доцент Кафедры общей физики МФТИ.
Чтобы подтвердить корректность наблюдений, команда создала цифровую модель установки в среде PyMeep FDTD — фактически точную симуляцию эксперимента. Она не только воспроизвела интерференционную картину, но и позволила прогнозировать, как она изменится при любых настройках.
Исследователи сделали важный вывод: распределение энергии микроволн после щели можно описать теми же формулами, что и состояние кубита.
«Если, например, 30% сигнала попадают на правый детектор, а 70% — на левый, мы получаем аналог кубита с вероятностями 30/70. Мы планируем создать на основе таких «щелевых преобразователей» полноценную логическую систему», — пояснил доцент МФТИ Валерий Слободянин.
В будущем такие установки смогут решать сложные задачи за доли секунды, физически воспроизводя волновые процессы вместо долгих цифровых вычислений.
«Если нужно определить резонансные частоты моста, рассчитать поведение сейсмических волн или оптимизировать форму антенны, классический компьютер будет считать это днями. Аналоговый оптический симулятор выдаст результат мгновенно — он сам является моделью этого явления», — отметил соавтор работы Константин Севастьянов, студент 3 курса МФТИ.
По словам исследователей, новый подход позволит ускорить решение задач, связанных с вибрациями, дифракцией, распространением волн и другими физическими процессами, и приблизит создание полноценных сверхбыстрых оптических компьютеров.
Ранее в России достигли прорыва в водородной энергетике.