Вчені відкрили новий метод для визначення оптичних характеристик

Дослідники з Університету Падерборна застосували новий метод для визначення характеристик оптичних, тобто заснованих на світлі, квантових станів. Уперше вони використовують певні фотонні детектори — пристрої, здатні виявляти окремі частинки світла — для так званого гомодинного детектування.

Здатність визначати характеристики оптичних квантових станів робить цей метод важливим інструментом для квантової обробки інформації. Точне знання характеристик важливе, наприклад, для використання у квантових комп’ютерах. Результати дослідження були опубліковані в спеціалізованому журналі Optica Quantum.

«Гомодинне детектування — це метод, який часто використовують у квантовій оптиці для дослідження хвилеподібної природи оптичних квантових станів», — пояснює Тімон Шапелер із робочої групи «Мезоскопічна квантова оптика» Падерборнського фізичного факультету. Разом із доктором Максиміліаном Протте він використовував цей метод для дослідження так званих безперервних змінних оптичних квантових станів. Йдеться про змінні властивості світлових хвиль. Це може бути, наприклад, амплітуда або фаза, тобто коливальна поведінка хвиль, що важливо, зокрема, для цілеспрямованого маніпулювання світлом.

Прорив у детектуванні фотонів

Уперше фізики використовували для вимірювань надпровідні нанодротяні нанодротяні однофотонні детектори — найшвидші на сьогоднішній день пристрої для підрахунку фотонів. За допомогою спеціальної експериментальної установки двоє вчених показали, що гомодинний детектор із надпровідними однофотонними детекторами має лінійний відгук на вхідний потік фотонів. У перекладі це означає, що вимірюваний сигнал пропорційний вхідному сигналу.

«У принципі, інтеграція надпровідних однофотонних детекторів дає безліч переваг у сфері безперервних величин, не в останню чергу завдяки властивій їм фазовій стабільності. Крім того, ці системи мають майже 100-відсоткову ефективність детектування на кристалі. Це означає, що жодна частинка не втрачається під час виявлення. Наші результати можуть дозволити розробити високоефективні гомодинні детектори з однофотонними чутливими детекторами», — каже Шапелер.

Робота з безперервними змінними світла відкриває нові та захопливі можливості в обробці квантової інформації, що виходять за рамки кубітів, звичайних обчислювальних одиниць квантових комп’ютерів».