Физики научились детектировать фотоны без изменения их состояния

Схема из статьи исследователей
Схема из статьи исследователей

Немецкие физики разработали метод, позволяющий им обнаружить фотон без его поглощения. Это позволяет либо зафиксировать наличие частицы несколько раз подряд и за счет этого повысить эффективность детектора, либо заметить фотон без изменения его квантового состояния. Последнее необходимо для разработки квантовых вычислительных систем. Подробности приведены в статье ученых для журнала Science.

Разработанное физиками из Института квантовой оптики Общества Макса Планка устройство использует атом, заключенный между двумя зеркалами (одним практически идеальным и одним полупрозрачным) в микроскопическую полость. Размеры и форма полости подобрана так, что в ней возникают электромагнитные колебания только определенной частоты: энергия которых совпадает с энергией атома в одном из состояний. Атом в этом состоянии может взаимодействовать с падающими на него квантами и отражать их, но при этом его состояние поменяется. Такую идею, как пишут исследователи, предлагали и ранее (она принесла Нобелевскую премию 2012 года Сержу Арошу и Дэвиду Уайнленду), однако реализовать ее на практике и с использованием не микроволн, а видимого или инфракрасного света удалось впервые.

Ученые уточняют, что в их системе атом находился изначально в суперпозиции двух состояний, из которых только одно (условно обозначенное как «|2>») позволяло отразить квант света. После отражения эта суперпозиция менялась и авторы исследования нашли способ определить то, каким образом это произошло. Тем самым они детектировали фотон не за счет его поглощения, а за счет его отражения.

Это обнаружение фотонов без их поглощения может пригодиться как для повышения эффективности детекторов (если частицу пытаться зафиксировать несколько раз подряд, вероятность обнаружения растет), так и в квантовых вычислительных устройствах, где нужно сохранить состояние частицы для дальнейших манипуляций в неискаженном виде.

Квантовые вычислительные устройства пока находятся на стадии лабораторных прототипов с сомнительной эффективностью. Одной из проблем, которую ученым необходимо решить для создания работающих квантовых компьютеров, является сохранение квантового состояния системы на протяжении достаточно долгого времени.

Обсудить
Displaced people from the minority Yazidi sect, fleeing violence from forces loyal to the Islamic State in Sinjar town, walk towards the Syrian border, on the outskirts of Sinjar mountain, near the Syrian border town of Elierbeh of Al-Hasakah Governorate August 11, 2014. Islamic State militants have killed at least 500 members of Iraq's Yazidi ethnic minority during their offensive in the north, Iraq's human rights minister told Reuters on Sunday. The Islamic State, which has declared a caliphate in parts of Iraq and Syria, has prompted tens of thousands of Yazidis and Christians to flee for their lives during their push to within a 30-minute drive of the Kurdish regional capital Arbil. Picture taken August 11, 2014. REUTERS/Rodi Said (IRAQ - Tags: POLITICS CIVIL UNREST TPX IMAGES OF THE DAY) FOR BEST QUALITY IMAGE ALSO SEE: GM1EA8M1B4V01Дважды отверженные
Почему от женщин, вырвавшихся из плена боевиков, отворачивается общество
Participants attend a gay pride parade in central Istanbul June 30, 2013. Tens of thousands of anti-government protesters teamed up with a planned gay pride march in Istanbul. Crowds were stopped by riot police from entering Taksim, the centre of previous protests, but the atmosphere appeared peacefulОпасное интернет-проникновение
Грозит ли подъем геев-мусульман исламскому миру
Китайский интерес
Пекин желает смерти уйгурским боевикам в Сирии, но вмешиваться в войну не готов


Из ЕС в сексуальное рабство
Что вынуждает румынок отправляться на Сицилию, где их ждет неволя
Парное выступление
Министры России и Японии обсудили безопасность в формате «два плюс два»
Пиджак и боб
Самое крутое автомобильное видео марта
Самые необычные ДТП
Автомобили на крышах, в бассейнах и другие непонятные аварии, достойные премии
Уже в воскресенье
Все, что нужно знать перед новым сезоном Формулы-1
Машины, которым не повезло
Посмотрите, какими могли бы быть известные машины
Бог простит
В церкви нашли квартиру с красной мебелью и портретами в стиле поп-арт
Фрэнк ГериСпугнули рыбу
Почему антисемиты изгнали из Канады создателя «танцующего дома»
«Наш дом — колония строгого режима»
История семьи, оказавшейся на грани распада из-за дачи
Цветам не место в доме
Почему дети мешают взрослым жить счастливо в собственных квартирах