Фотони, честице које представљају квантум светлости, већ су показали велики потенцијал за развој
У чему је проблем?
Упркос обећавајућим резултатимапрелиминарни експерименти, потребан је научни пробој пре него што се фотонски кубити могу применити у великој мери. На пример, познато је да фотони могу изгубити енергију и зрачење када се крећу од једне тачке до друге и да не ступају у интеракцију једни са другима.
Истраживачи са Универзитета у Копенхагенуу Данској, Институто де Фисица Фундаментал ИФФ-ЦСИЦ у Шпанији и Рухр универзитет у Бохуму у Немачкој недавно су развили стратегију за превазилажење једног од ових проблема, односно недостатка интеракције фотона и фотона. Њихов метод ће на крају помоћи у развоју сложенијих квантних уређаја.
Више од 15 година експеримената
Научници су радили на детерминизмуупаривање појединачних квантних емитера (квантних тачака) са појединачним фотонима – више од 15 година. Као резултат тога, развили су метод заснован на нанофотонским таласоводима.
Детерминизам објекта се може објаснитиуз помоћ доктрине детерминизма (од латинског детерминаре - „ограничити, оцртати, одредити“). Према њему, сви објекти су међусобно повезани, а све појаве и процеси су међусобно одређени.
Обично су ови уређаји коришћени задетерминистички једнофотонски извори и извори вишефотонског заплета. Међутим, био је користан и за покретање нелинеарних операција са фотонима.
Таласовод - вештачки или природниканал за вођење у коме се талас може ширити. Ток снаге који носи талас налази се управо унутар самог канала. Друга опција је да је концентрисана у области простора поред канала.&нбсп;
Прво је приказан концепт таквих операцијау 2015. години. Међутим, наишли су на потешкоће приликом даљег истраживања овог ефекта. Они се односе на питања фундаменталне физике која су у основи ове сложене, једнофотонске и нелинеарне интеракције.
У претходним студијама научнициоткрили да је физика која је одговорна за нелинеарну интеракцију светлосних импулса такође корисна за креирање фотонских квантних капија и „сортирача фотона“.
Тако су научници извели први експериментпроучавање нелинеарних квантних импулса који пролазе кроз нелинеарне интеракције услед спреге са детерминистички спрегнутим квантним емитером.
Шта су научници урадили?
У новом експерименту, истраживачикористио ефикасно и кохерентно спајање једног квантног емитера са нанофотонским таласоводом. Циљ је да се омогући нелинеарна квантна интеракција између једнофотонских таласних пакета.
Таласни пакет је одређени скуп таласа,који има различите фреквенције. Они описују формацију са таласним својствима, углавном ограниченом у времену и простору.&нбсп;
Да би то урадили, научници су користили једну квантну тачку - честицу величине нанометра која се понаша као атом на два нивоа. Уграђен је у фотонски кристални таласовод.
Изванредна ствар код оваквих система је та комуникација у њимаје детерминистички. Чак и један фотон лансиран у таласовод интерагује са квантном тачком. Ако шаљете импулсе који садрже два или више фотона, то ће изазвати квантне корелације. То је зато што само један фотон може да ступи у интеракцију са квантном тачком. Коначно, контролисањем трајања овог квантног импулса, научници могу да подесе ове корелације и интеракције између фотона.
Користећи свој експериментални метод, научнициУ суштини, могли су да контролишу фотон користећи други, који је посредован квантним емитером. Другим речима, успешно су имплементирали нелинеарну интеракцију фотон-фотон и присилили честице да „комуницирају“.
Где то води?
Као резултат тога, научници су развили метод којиомогућава фотонима да ефикасно комуницирају једни са другима кроз комуникацију са квантним тачкама. Ово ће помоћи у стварању нових праваца за стварање фотон-фотонских квантних капија. Откриће ће такође бити корисно за стварање детерминистичких уређаја за сортирање фотона, који су неопходни, на пример, за квантне репетиторе.
Квантни репетитори омогућавају стварањепреплитање на удаљеним чворовима без физичког слања заплетеног кубита преко целе удаљености. Једноставно речено, они појачавају сигнал и спречавају бледење фотона.
Нова стратегија има важне импликације за обојеистраживања у области квантне физике и за развој квантних технологија. На пример, метода ће отворити нове могућности за развој квантних оптичких уређаја, а такође ће омогућити физичарима да експериментишу са прилагођеним сложеним фотонским квантним стањима.
Шта је следеће?
Научници неће стати и планиратипрошири експеримент. На фундаменталном нивоу, они желе да стекну дубље разумевање како на квантна стања светлости утиче путовање кроз једну квантну тачку. Међутим, научници су уверени да се ова квантна интеракција може применити у пракси.
Сада физичари покушавају да користе нелинеарнефотон-фотон интеракција, спроведена у недавној студији, да би се симулирала вибрациона динамика молекула. Ово је могуће усклађивањем вибрационе динамике сложених молекула са пропагацијом фотона у напредним фотонским круговима.
Опширније:
НАСА је открила порекло Хаумее - најмистериозније планете у Сунчевом систему
Живи организми су учинили Марс ненастањивим
Јетра може да ради више од 100 година: научници су рекли како је то могуће
На поклопцу:два фотона који се шире у таласоводу и ступају у интеракцију са једним квантним емитером.&нбсп;Као резултат тога, научници су постигли интеракцију фотон-фотон, што резултира корелацијама.&нбсп;Заслуге: Ле Јеанниц ет ал.