Physiker erreichen bei der Beobachtung einzelner Photonen eine zeitliche Rekordauflösung

Ingenieure der Columbia University verwendeten eine Zeitlinse, um einzelne zu beobachten

Photonen. In ihrem in der Fachzeitschrift Optica veröffentlichten Artikel zeigten die Forscher, dass es mit dieser Technologie möglich ist, die Zeitauflösung eines einzelnen Photonendetektors um das 70-fache zu verbessern.

Ein Laser ist ein fokussierter Strahl von enormer Größedie Anzahl der Photonen, die mit einer bestimmten Frequenz im Raum schwingen, erklären Wissenschaftler. Mithilfe einer Zeitlinse können Physiker einzelne Lichtteilchen schneller als je zuvor unterscheiden.

Gewöhnliche Lupe kann vergrößerneinige räumliche Phänomene, die Sie sonst nicht sehen könnten, so wie Sie mit einer Zeitlinse Details auf einer Zeitskala unterscheiden können.

Chaitali Joshi, Forscherin an der Columbia University und Co-Autorin der Abhandlung

Versuchsaufbau entwickeltWissenschaftler, besteht aus zwei Laserstrahlen, die sich mit einem Signalphoton "mischen", um einen weiteren Lichtstoß mit einer anderen Frequenz zu erzeugen. Physiker verwenden eine Zeitlinse, um einzelne Photonen in einem Strahl mit Pikosekundenauflösung zu identifizieren.

Physiker glauben, dass einzelne Photonen in einem deutlich pulsierenBestimmte Zeitmodi sind ideal für Anwendungen, die eine aktive Synchronisation im Zeitbereich erfordern, wie z. B. Quantenschlüsselverteilung und verteiltes Rechnen.

Die Forscher stellen fest, dass sieDie Installation kann nicht nur einzelne Photonen beobachten, sondern durch Veränderung der Bewegungsbahn auch deren Spektren steuern. Diese Technologie wird benötigt, um Quantenkommunikationsnetzwerke aufzubauen. Wie die Autoren der Arbeit erläutern, sollten in einem solchen Netzwerk alle Knoten miteinander „kommunizieren“ können. Wenn diese Knoten Photonen sind, müssen ihre spektralen und zeitlichen Bandbreiten übereinstimmen, damit die Kommunikation funktioniert.

Forscher werden weiter an der Installation arbeiten,für noch höhere Auflösung. Darüber hinaus wollen Wissenschaftler von der Verwendung von Glasfasern zu einem photonischen Chip übergehen, der mit einer temporären Linse integriert wird.

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