Исследователи из университета Тюбингена представили результаты работы над компьютером нового поколения. Им удалось заставить холодные атомы взаимодействовать с золотыми нитями-проводами диаметром в одну тысячную миллиметра, что стало очередным шагом в разработке оптического кмпьютера.
Если, подсвечивая золотые нанопровода лазером, концентрировать свет на их поверхности, это приведет к образованию так называемых поверхностных плазмонов.

Поверхностные плазмоны представляют собой квазичастицы, отвечающие квантованию плазменных колебаний, которые представляют собой коллективные колебания свободного электронного газа. На их базе можно вести разработку оптического компьютера, поскольку с помощью плазмонов можно создавать намного более быстродейственные электронные схемы.

Для создания такого оптического компьютера плазмоны, которые передают сигнал нужно объединить в пары с элементами хранения информации, то есть атомами. Ученые разработали технологию, которая позволяет размещать холодные атомы очень близко к поверхности провода, так что они могут взаимодействовать со связанными световыми волнами. Для этого атомарный газ охлаждается в вакуумной камере до температур в несколько сотен нанокельвинов.

При таких низких температурах поведение атомов начинает отличаться от их поведения в атомарном газе при обычных температурах. Они образуют так называемый конденсат Бозе-Энштейна. Это агрегатное состояние материи, основу которой составляют бозоны, охлаждённые до температур, близких к абсолютному нулю (меньше миллионной доли градуса выше абсолютного нуля). В таком сильно охлаждённом состоянии достаточно большое число атомов оказывается в своих минимально возможных квантовых состояниях и квантовые эффекты начинают проявляться на макроскопическом уровне. Таким образом, конденсат может в определенном смысле вести себя как один сверхатом и его можно переместить с помощью внешнего магнитного поля на поверхность, где он вступает во взаимодействие с плазмоном.

«Мы можем создавать плазмонов, которые притягиваю атомы и плазмоны, которые их отталкивают, - объясняет один из исследователей Себастьян Слама - и это позволяет нам формировать произвольную структуру из их пар». По мнению ученых, их исследование поможет в дальнейших разработках оптических и квантовых компьютеров.