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
Наука и техника
 — 
00:01 29 апреля 2017
A cold water immersion experiment at Dachau concentration camp presided over by Professor Ernst Holzlöhner (left) and Dr. Sigmund Rascher (right). The subject is wearing an experimental Luftwaffe garment

Птичку жалко

Почему нацисты защищали права животных и уничтожали людей
Неудачное начало
Чем запомнятся первые 100 дней правления Дональда Трампа
Каждое третье убийство
Центральную и Южную Америку захлестнула волна насильственных преступлений
Как живется Микки-Маусу в КНДР
Что представляет собой поп-культура Северной Кореи
Эрдоган, Аллах и Россия
Стоит ли бояться исламизации Турции
«В отношениях с Китаем и Россией Трамп готов рискнуть»
Политолог из КНР о ситуации внутри страны и взаимодействии с соседями
Брить или не брить
Поклонницы натуральной красоты массово отказываются от эпиляции
Красота момента
Самые популярные снимки Instagram за апрель
«Американцы — радостный народ»
Рассказ москвича, переехавшего в Сан-Франциско
CULVER CITY, CA - NOVEMBER 12: Founder, Snapchat Evan Spiegel (L) and model Miranda Kerr attend the Fifth Annual Baby2Baby Gala, Presented By John Paul Mitchell Systems at 3LABS on November 12, 2016 in Culver City, California. (Photo by Tommaso Boddi/Getty Images for Baby2Baby)Триумф ботана
Самый престижный жених современности — IT-магнат
Очеловеченный фургон
Длительный тест стильно-пассажирского VW Multivan
ОСАГО надо?
Автомобильные аварии, превращенные в искусство
Самые крутые локомобили
Машины, которые ездят по рельсам
Самые выдающиеся французские машины
10 автомобилей из Франции, ставших культовыми
Москва за нами
Какие квартиры можно купить в пределах МКАД по цене до трех миллионов рублей
Зависли на хате
Украинцы придумали дом, который может обойтись без российского газа
Чудеса селекции
Что получится, если скрестить квартиру с дачей: опыт россиян
Сносное настроение
Демонтаж жилых домов в Москве: что нужно знать
Вышка светит
Как выглядит частный особняк, побивший мировой рекорд этажности