Ученые разработали квантовый датчик для фотонов

Фотодетектор преобразует свет в электрический сигнал, в результате чего первый исчезает. Исследователи во главе с Трейси Нортуп из Университета Инсбрука сравнительно недавно создали квантовый датчик, который может измерять частицы света, не разрушая их при этом. Он может быть использован для будущих исследований квантовых свойств света.

Физик Трейси Нортуп в настоящее время исследует развитие квантового интернета в Университете Инсбрука. Она создает интерфейсы, с помощью которых квантовая информация может передаваться от материи к свету и наоборот. Предполагается, что через такие интерфейсы квантовые компьютеры во всем мире смогут общаться друг с другом по оптоволоконным линиям в скором времени.

В своих исследованиях Нортуп и ее команда из кафедры экспериментальной физики смогли продемонстрировать метод, с помощью которого видимый свет можно измерять неразрушающим образом. Данное открытие базируется на работе Сержа Гароша, который охарактеризовал квантовые свойства микроволновых полей с помощью нейтральных атомов в 1990-х годах и был удостоен Нобелевской премии по физике в 2012 году.

В работе, возглавляемой постдоктором Мунджу Ли и кандидатом наук Константином Фрибе, исследователи поместили ионизированный атом кальция между двумя полыми зеркалами, через которые направлялся видимый лазерный свет. «Ион слабо влияет на свет», – объясняет Трейси Нортуп. «Квантовые измерения иона позволяют нам делать статистические прогнозы о количестве световых частиц в камере».

В интерпретации результатов измерений физикам помогла исследовательская группа, которую возглавил Хельмут Ритч, квантовый оптик из Инсбрука с кафедры теоретической физики. «В этом контексте можно говорить о квантовом датчике для частиц света», – резюмирует Нортуп, которая с 2017 года является профессором Ингеборга Хохмайра в Университете Инсбрука. Одним из применений нового метода станет генерирование специальных настраиваемых световых полей с помощью подачи результатов измерений назад в систему через контур обратной связи, тем самым устанавливая желаемые состояния.

В текущей работе, опубликованной в журнале Physical Review Letters, исследователи ограничились классическими состояниями. В будущем этот метод может быть также использован для измерения квантовых состояний света. Работа была финансово поддержана австрийским научным фондом (FWF) и Европейским союзом, среди прочих.

Источник https://discover24.ru/2019/05/uchenye-razrabotali-kvantovyy-datchik-dlya-fotonov/