«Очистка» фотонов: учёные нашли способ очистить сам свет
Исследователи обнаружили, что рассеянный свет лазера можно использовать для подавления нежелательных многофотонных выбросов атомов, что позволяет получать более чистые одиночные фотоны — ключевые носители информации в квантовых технологиях
Короткое резюме
Учёные из Университета Айовы предложили теоретический метод «очистки» потока одиночных фотонов, необходимых для фотонных квантовых компьютеров и безопасной связи. Они обнаружили, что спектр и форма волны нежелательных многофотонных выбросов атома, вызванных лазером, идентичны спектру рассеянного света самого лазера. Это позволяет, тщательно настраивая параметры лазерного луча (угол, форму), заставить рассеянный свет интерферировать и подавлять эти лишние фотоны.
Традиционно рассеяние лазера и спонтанное испускание атомом нескольких фотонов считались двумя разными и независимыми проблемами, ухудшающими чистоту потока фотонов. Новый подход превращает одну проблему (лазерный шум) в инструмент для решения другой (многофотонная эмиссия). В результате можно получить значительно более чистый поток одиночных фотонов, аналогичный организованному движению людей по одному, а не толпой, что критически важно для эффективности и безопасности квантовых операций.
Если теория будет подтверждена экспериментально, этот метод может стать прорывом в создании стабильных и масштабируемых источников одиночных фотонов, ускорив развитие фотонных квантовых вычислений и систем квантовой связи. Исследователи планируют проведение практических испытаний предложенного принципа в лаборатории.
Новый принцип подавления шума
Обнаружено, что спектральные характеристики нежелательных многофотонных выбросов атома совпадают с характеристиками рассеянного лазерного света, что позволяет использовать один вид шума для подавления другого
Превращение проблемы в решение
Рассеяние лазера, традиционно считавшееся помехой, может быть использовано как инструмент для «очистки» потока фотонов путём точной настройки параметров луча и создания деструктивной интерференции
Ключ к чистоте фотонного потока
Контроль угла падения, формы и других параметров лазерного луча на атом позволяет подавить эмиссию лишних фотонов и получить высокоочищенный поток одиночных фотонов
Значение для квантовых технологий
Чистые одиночные фотоны необходимы для повышения эффективности, масштабируемости и безопасности фотонных квантовых компьютеров и систем квантовой криптографии
Текст сгенерирован с использованием ИИ
