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
Максим МарцинкевичДевять друзей Тесака
О судьбе общественно полезного националистического движения и его «знаменосца»
Включили аварийку
После закрытия свалки в Балашихе Путин приехал в удмуртский барак
«Послать на хер — это не на фиг»
Филолог Анатолий Баранов о том, почему не следует запрещать матерные слова
Такие родные
От пятерок в школе до перестрелки — как карьера чиновников рушится из-за семьи
На поверхности Венеры (в представлении художника)Русская планета
Объяснены аномальные результаты советской миссии к Венере
Рыбку жалко
Раскрыта причина вымирания гигантских морских чудовищ
Лунный корабль Л3 (в головной части) на пути к спутнику Земли (в представлении художника)Дорого и сердито
Украина распродает Китаю советские лунные технологии
Боги и монстры
Что творилась на подиумах и за кулисами Парижской недели мужской моды
Сверху видно все
Откровенные купальники для женщин, которым повезло
Стальная плоть
Автомобили, сыгравшие автоботов и десептиконов в новых «Трансформерах»
5 фактов об универсале Lada Vesta
Все, что пока известно о двух новых модификациях «Весты»
Тюнинг бюджетных тачек
У вас «Логан»? Не отчаивайтесь — и его можно сделать очень крутым
Тест: угадай звезду по машине
Чей этот розовый «Бентли»? А шестиколесный «Гелик»?
История полицейских авто Америки
Каким был и каким стал автопарк полиции США
Вите надо выйти
Соседи несколько лет травят москвича, который отказывается переселяться
Без свидетелей
Дома для тех, кто ненавидит соседей
Москва за нами
Какие квартиры можно купить в пределах МКАД по цене до трех миллионов рублей
Классовая борьба
На смену дешевым квартирам в Москве пришел новый вид жилья
Да катитесь вы
Семейная пара отказалась от квартиры и поселилась в автобусе