پژوهشگران MIT موفق به ساخت سوئیچ نوری شدند که برای دستکاری فوتون‌های منفرد مناسب است. این سوئیچ می‌تواند مسیر توسعه کامپیوترهای کوانتومی را هموار کند.
سوئیچ نوری برای دستکاری فوتون‌های منفرد
محاسبات نوری فرآیندی است که در آن از نور به جای الکتریسیته برای انجام محاسبه استفاده می‌شود. این فرآیند در کامپیوترهای معمولی و کوانتومی اهمیت بسیاری دارد، به طوری که می‌توان سرعت این دستگاه‌ها را افزایش دهد. در محاسبه نوری به ذرات نور و فوتون‌ها، نیاز است تا بتوان رفتار آنها را اصلاح کرد. گاهی دو فوتون رفتاری از خود نشان می‌دهند که برای محققان جالب نیست.
در پروژه‌ای که اخیرا محققان MIT با همکاری چند دانشگاه دیگر انجام دادند روی یک سوئیچ نوری کار کردند که می‌تواند حرکت فوتون‌های منفرد را مدیریت کند. این که بتوان یک فوتون را مدیریت کرد، اهمیت بسیاری دارد زیرا فیزیک کوانتومی در ذرات منفرد راحت‌تر دیده می‌شود تا خوشه‌ها یا ساختارهای متراکم چند اتمی، بنابراین توانایی دستکاری فوتون منفرد می‌تواند محاسبات کوانتومی را ساده‌تر کند.
در قلب این سوئیچ، یک جفت آیینه قرار داده شده است، زمانی که سوئیچ روشن می‌شود، سیگنال نوری – پرتو نور- از میان دو آیینه عبور می‌کند. با خاموش شدن سوئیچ، تنها ۲۰ درصد از نور می‌تواند از میان این آیینه‌ها عبور کند.
این دو آیینه، نوعی نوسانگر نوری هستند. به گفته وادان ولتیک از محققان این پروژه، زمانی که شما از یک آیینه استفاده می‌کنید تمام نور منعکس شده و بر می‌گردد، اما با افزودن آیینه دوم همه چیز تغییر می‌کند.
نور هم ماهیت موجی و هم ذره‌ای دارد. بنابراین در مواجه با آیینه اول متوقف می‌شود. اما اگر فاصله میان آیینه‌ها متناسب با طول موج نور تنظیم شده باشد، آنگاه یک میدان بزرگ الکترومغناطیسی میان دو آیینه تشکیل می‌شود که موجب از بین رفتن موج‌های برگشتی می‌شود. در نتیجه، پرتوها فقط رو به جلو حرکت می‌کنند. به بیان دیگر، آیینه نسبت به نور شفاف می‌شود.
در این پژوهش فاصله میان دو آیینه با استفاده از گاز فوق‌العاده سرد شده سزیم پر می‌شود، این گاز با فوتون برهمکنش نمی‌دهد اما در صورت وارد شدن فوتون دریک زاویه ویژه، اتم گازی برانگیخته شده و موجب تغییر خاصیت گاز میان دو آیینه می‌شود. در نهایت، این گاز مانع از عبور فوتون می‌شود.
برای استفاده از این سیستم در کامپیوترها باید تغییرات زیادی در آن داده شود. برای مثال نمی‌توان اتم‌های گازی بسیار سرد در کامپیوترها به کار گرفت.
