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 техника00:0117 ноября

Пробила дно

Планета-пришелец расколола Землю и сдвинула континенты
Дональд ТрампСвоих не бросаем
План Трампа: спасти богатых и сэкономить на бедных
Валентин Тимаков«Дальний Восток — дорога к рынку АТР»
Валентин Тимаков — о дефиците рабочих в ДФО и пользе «Дальневосточного гектара»
Эффективное решение
Эксперты посчитали, что Парижское соглашение можно выполнить с выгодой для РФ
«Евреи забили гвоздь в голову русскому человеку»
Шпионы КГБ обвиняли советских рокеров в победе мирового сионизма
Есть почитать че?
Библиотека как мир, гуки и геи в беде, сразу два Линча: топовый артхаус на 2A17
«Все хорошо, но раздели-то их зачем?»
Голые европейцы и другие достоинства современного театра
Не считая Чубакки
«Последние джедаи» наконец вдохнули жизнь в возрожденные «Звездные войны»
Poloвинка
Поездка на передней части будущего седана VW Polo для России
Чудо-Judo
Вспоминаем молодежный трансформер Nissan Judo, о котором все забыли
8 лимузинов, появление на свет которых сложно оправдать
Большие, длинные и чрезвычайно бесполезные
Погружение в кирпич
Мы посидели в новом «Гелике» и не узнали его. А потом вылезли – и узнали
«Меня не убили, просто развели»
Россиянка влюбилась по уши и лишилась жилья
Что-то встало за окном
Строения, вызывающие самые пошлые ассоциации
Его ворсейшество
Бессмертные ковры возвращаются на стены российских квартир
С собой не увезешь
Как живут российские олигархи за границей