Теоретики из Притцкеровской школы молекулярной инженерии (PME) Чикагского университета разработали новую схему захвата одиночных фотонов в одной плоскости. Они спроектировали механизм, похожий на стену, который позволяет двум источникам излучать определенное количество фотонов, защищая их от любых воздействий.
Механизм использует два разных источника для одновременного излучения фотонов в плоскость, которая имеет чрезвычайно слабую нелинейность (слишком слабую для обычных подходов к работе). Затем источники нейтрализуют друг друга разрушительными помехами, создавая «стену», блокирующую фотоны, как только выбранное количество фотонов будет захвачено в полости.
Фотоны — основа для многих квантовых технологий следующего поколения, включая сверхзащищенные квантовые коммуникации и квантовые компьютеры. Эти легкие частицы, могут быть запутаны или передвинуты: два основных состояния, которые используют квантовые технологии.
Но чтобы создать эти состояния, исследователи работают с видами света, которые содержат небольшое количество фотонов или всего один фотон. Типичные источники света (например, лазер) генерируют состояния, в которых всегда есть некоторая вероятность наличия большого количества фотонов.
Типичные существующие системы для улавливания одиночных фотонов в резонаторе предполагают использование материалов, которые обладают большой оптической нелинейностью. Она заставляет фотоны в резонаторе сильно взаимодействовать друг с другом. В таких системах резонансную частоту резонатора можно сильно сдвинуть, добавив даже всего один фотон. Если затем направить лазер на резонатор, в него может войти один фотон, но не второй (из-за сдвига частоты, вызванного первым фотоном). Проблема с этим механизмом заключается в том, что он требует больших оптических нелинейностей, которые трудно или почти невозможно достичь на большинстве платформ.
Потенциальные области применения нового механизма разнообразны. Использование деструктивных помех таким образом означает, что системе не нужно использовать специальные оптически нелинейные материалы, что открывает больше возможностей для квантового моделирования.
Механизм также может быть применен ко всем видам электромагнитного излучения, а не только к видимому свету. Это может позволить использовать новые способы хранения и обработки квантовой информации.
Читать далее:
Ученые восстановили лицо женщины бронзового века, которую похоронили с драгоценностями
Ученые изучили необъяснимые сигналы с Венеры: возможно, это активный вулкан
Что будет, если Солнце исчезнет: через неделю, год и миллион лет