Календарь новостей

« Ноябрь 2024 »
Пн	Вт	Ср	Чт	Пт	Сб	Вс
	1	2	3
4	5	6	7	8	9	10
11	12	13	14	15	16	17
18	19	20	21	22	23	24
25	26	27	28	29	30

Увидеть фотон без его поглощения

Источник: phys.org

Свет имеет фундаментальное значение. Он позволяет нам видеть мир, записывать изображения. Также он обеспечивает связь на больших расстояниях — через оптоволоконные системы. Все существующие методы обнаружения и исследования света имеют общее свойство: поглощение и разрушение фотонов. Возможность наблюдать за тем, как отдельные фотоны пролетают мимо, не разрушая их — давняя мечта исследователей. Благодаря команде ученых Института Макса Планка (Германия) под руководством профессора Герхарда Ремпе, эта мечта, наконец, осуществилась. Созданное ими устройство способно обнаруживать фотон, не поглощая его. Входящий фотон отражается от оптического резонатора, содержащего один специально подготовленный атом, находящийся в суперпозиции. Отражение изменяет фазу суперпозиции, что позволяет отследить прохождение фотона. Оптический резонатор состоит из двух высокоотражающих зеркал, находящихся на крайне малом расстоянии друг от друга. Одиночный атом — это атом рубидия, находящийся в ловушке в центре полости, где световые силы сильно ограничивают его во всех трех измерениях.

Он может демонстрировать два разных основных состояния, каждое из которых характеризуется различной удельной энергией перехода к следующему возбужденному состоянию. В первом из основных состояний атом находится вне резонанса с полостью и входящим фотоном. В этом случае фотон входит в полость, но не взаимодействует с атомом. За счет особых свойств полости, фотон продолжает следовать тем путем, по которому он вошел. Во втором состоянии атом и полость представляют собой сильно связанную систему. При этом фотон, находящийся в резонансе с полостью, не имеет никаких шансов попасть внутрь нее. Вместо этого он отражается от первого зеркала. В любом случае, хрупкий квант света отражается, а не поглощается и уничтожается. Тем не менее, фотон оставляет свой след в атоме даже тогда, когда отражается от полости. Резонансное состояние испытывает фазовый сдвиг, и этот сдвиг может быть измерен с помощью известных методов.

Как отмечает участник проекта доктор Стефан Риттер, работа нового устройства была испытана в серии экспериментов. Для того, чтобы подтвердить неразрушающее обнаружение фотона, отраженные фотоны также регистрировались обычными фотодетекторами. Достигнутая эффективность однофотонной регистрации составила 74%, что даже выше, чем эффективность типичных поглощающих детекторов (60%). Причем существующее ограничение может быть преодолено после устранения некоторых недостатков системы. Новая методика наблюдения одиночных фотонов расширяет возможности использования этих частиц в квантовых коммуникациях и устройствах обработки информации. Успешная передача фотона в квантовой сети может быть обнаружена, при этом не разрушится закодированная в нем информация.

Подготовлено по материалам (источник): phys.org
Дата: 17 ноября 2013
Другие новости, которые читают вместе с этой: Ученые создали новую форму материи Перспективный композит с эрбием для фотонных систем Создана новая установка для регистрации отдельных атомов Осуществлена практичная реализация системы квантовой криптографии Обнаружены ограничения классического фотоэффекта для рентгеновского излучен ... Датчик нового поколения включает лазерный и механический компоненты