Физики из Японии, России, Узбекистана и Великобритании построили квантовый усилитель на базе искусственно созданной трёхуровневой системы, имитирующей атом.

Любой усилитель сигнала, работа которого основывается на неких неклассических эффектах, принято называть квантовым; примером подобного устройства служит активный элемент лазера. Настраиваемый и полностью управляемый усилитель такого рода можно реализовать на базе одного атома или молекулы, но экспериментировать с естественными системами чрезвычайно трудно. Авторы пошли по другому пути: они сконструировали аналог атома с использованием сверхпроводящей петли макроскопических размеров с четырьмя переходами Джозефсона (тонкими слоями диэлектрика, отделяющими сверхпроводники друг от друга).

Опыты проводились при температуре в 40 мК. "Принципы работы нашего устройства и обычного лазера схожи, — рассказал один из авторов исследования Абдуфаррух Абдумаликов из Физико-технического института НПО "Физика-Солнце" АН Республики Узбекистан в интервью сайту PhysOrg. — У "атома" есть три отдельных энергетических уровня, положения которых можно изменять с помощью внешнего магнитного поля. Основная задача, как и в случае с лазером, заключается в том, чтобы создать инверсию населённостей. С этой целью мы подаём СВЧ-излучение на частоте, отвечающей переходу из основного состояния во второе возбуждённое. После этого подаётся усиливаемый сигнал, который соответствует переходу из основного состояния в первое возбуждённое".

Значение зарегистрированного в эксперименте усиления доходило до 1,09 (то есть на каждые 100 падающих фотонов излучалось 109 частиц). Теоретический максимум установлен на уровне 1,125.

В прошлом месяце эта же научная группа, напомним, реализовала эффект электромагнитно-индуцированной прозрачности в эксперименте с аналогичной трёхуровневой квантовой системой. /Компьюлента, 25 мая /