Коллектив ученых из МФТИ и МИСиС разработал и протестировал новую платформу для реализации сверхсильной фотон-магнонной связи в гибридных квантовых системах. Это открытие дает доступ к новым возможностям в реализации квантовых технологий, сверхпроводящей спинтронике и магнонике.

Ученые из лаборатории топологических квантовых явлений в сверхпроводящих системах Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ создали систему из тонкопленочных гетероструктур на кристалле кремния, которая позволит осуществлять эффективный обмен информацией между квантовыми системами на различных платформах, используя особенности и преимущества каждой.

Связь будет осуществляется посредством взаимодействия коллективных спиновых возбуждений, или магнонов, с электромагнитными колебаниями – фотонами. Они обладают различным размером и у них разные законы дисперсии, что долгое время создавало сложности при реализации подобных проектов.

Разработка специалистов МФТИ решает проблему, над которой исследовательские группы в разных странах бились последний десяток лет, позволяя наладить высокий уровень коммуникации между этими видами возбуждений. Сверхсильное фотон-магнонное взаимодействие обеспечивается за счет подавления фазовой скорости фотона в электромагнитной подсистеме и позволяет достигнуть высоких характеристик связи, открывая новые перспективы в развитии квантовых технологий.

«Фотоны очень плохо взаимодействуют с магнонами. Нам удалось сделать такую систему, в которой эти два вида возбуждений взаимодействуют очень сильно. Мы с помощью сверхпроводников существенно уменьшили электромагнитный резонатор. Это позволило в сотню раз снизить фазовую скорость фотонов, и взаимодействие кратно увеличилось», - рассказал Игорь Головчанский, руководитель исследования, старший научный сотрудник лаборатории топологических квантовых явлений в сверхпроводящих системах МФТИ, руководитель лаборатории криоэлектронных систем НИТУ МИСиС.

«МФТИ – уникальная площадка, где есть все необходимое для проведения исследований и изысканий в самых разных сферах. Чрезвычайно важно привлечь и увлечь этими исследованиями не только опытных специалистов, но и молодых ученых. В этих целях в Подмосковье действует целый комплекс мер поддержки, направленных именно на молодых ученых – это и денежные премии на проведение исследований, а также программа «Социальная ипотека», в рамках которой проявившие себя ученые получают доступное жилье», - рассказала министр инвестиций, промышленности и науки Московской области Екатерина Зиновьева.