Квантовый сенсор для фотонов

Принципе работы фотодетектора основана на преобразовании света (порций электромагнитного излучения) в электрический свет, при этом световая энергия в данном процессе преобразуется в электрическую. Исследователи создали новый квантовый сенсор, который способен измерять плотность фотонов без деструкции самого излучения фотонов. Он может быть использован для дальнейшего исследования квантовых свойств света.

Физик Трейси Нортуп в настоящее время исследует развитие квантового интернета в университете Инсбрука. Он создает интерфейсы, с помощью которых квантовая информация может преобразовываться 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 будущем. В своих исследованиях Нортуп и ее команда на кафедре экспериментальной физики теперь продемонстрировали метод, с помощью которого видимый свет можно измерять неразрушающим образом. Развитие таких исследований следует за работой 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, которую ведут постдок Мунджу Ли и аспирант Константин Фрибе, исследователи поместили ионизированный атом кальция между двумя полыми зеркалами, через которые направляется видимый лазерный свет. «Ион слабо влияет на свет», - сообщила Трейси Нортуп.

«Квантовые измерения иона позволяют нам делать статистические прогнозы о количестве легких частиц в камере».

Физикам была оказана поддержка в их интерпретации результатов измерений исследовательской группой во главе с Хельмутом Ритчем, квантовым оптиком из Инсбрука с кафедры теоретической физики. «В этом контексте можно говорить о квантовом датчике для легких частиц», - резюмировал Нортуп, который с 2017 года работает профессором Ингеборга Хохмайра в Университете Инсбрука. Одним из применений нового метода будет генерирование специальных настраиваемых световых полей с помощью подачи результатов измерений обратно в систему через контур обратной связи, тем самым приводя систему в некое равновесие.

Оригинал статьи прикреплен к записи.

Пояснения к изображениям:

Рисунок 1.

Изображение экспериментального оборудования (а). (b) диаграмма энергетических уровней.

Рисунок 2.

Распределение плотности ионов в зависимости от фазы импульса Рамси (а). (b) – (c) распределение среднего числа фотонов в зависимости от калибровочного сдвига. (d) – (е) распределение среднего числа фотонов в зависимости от значения контраста.

Источник: www.sciencedaily.com

Комментарии: