Поскольку фотоны при столкновении в вакууме проходят сквозь друг друга без взаимодействия, сконструировать на них элемент, выполняющий логические операции, не представляется возможным. Но ученые Массачусетского технологического института, а также Гарвардского и Венского технического университетов в журнале Science описали экспериментальную реализацию оптического переключателя, управляемого одиночным фотоном, — оптического аналога транзистора.
Конструкция состоит из двух зеркал, играющий роль оптического резонатора, полость между которыми заполнена газом из переохлажденных атомов цезия. Они не взаимодействуют со светом, проходящим через зеркала, но как только в них выстреливают «вентильным фотоном», выбивающим из атома электрон и переводящим его на более высокий энергетический уровень, физические свойства межзеркальной полости меняются так, что свет через нее уже не проходит.
Для обычных компьютеров преимущество оптических вычислений будет в ограничении потребляемой мощности и нагревания. Для квантовых же компьютеров достоинство в том, что фотоны гораздо проще удерживать в состоянии квантовой суперпозиции, чем ионы, которые до сих пор использовались в соответствующих экспериментах. Оптический переключатель также можно использовать в качестве детектора фотонов, не уничтожающего их, — если свет не проходит сквозь полость, значит, атомы были бомбардированы фотоном.