Взаимодействие между двумя фотонами стало возможным благодаря стекловолокну

В Венском технологическом университете два фотона заставили взаимодействовать с помощью ультратонкого стеклянного волокна.

Открытый метод наверняка станет новым инструментом квантовой технологии.

Два фотона в открытом пространстве не взаимодействуют. Световые волны могут пройти друг через друга без малейшего влияния. Но для квантовой технологии весьма важно взаимодействие между фотонами. Это обязательная предпосылка для передачи информации через квантовые каналы или для построения оптических логических ворот.

Ученые из Венского технологического университета преуспели в том, чтобы установить сильное взаимодействие между двумя отдельными фотонами. Успех открывает совершенно новые возможности в квантовой оптике.

Экспериментальные результаты опубликованы в издании Nature Photonics.

Взаимодействие обычно требует яркого света

«Чтобы устроить взаимодействие света со светом, обычно используют нелинейные среды», сообщил профессор Арно Рошенбейтель. Свет воздействует на свойства таких материалов, и материал, в свою очередь, также влияет на свет, что приводит к косвенной сцепленности между фотонами. Эта технология, однако, может использоваться лишь при высокоинтенсивном свете, с участием бесчисленного количества фотонов.

В технологическом университете Вены была построена система, которая создает сильное взаимодействие между двумя фотонами. Это взаимодействие настолько прочное, что фаза фотонов меняется на 180 градусов. «Это похоже на маятник, который фактически должен качаться налево, но из-за сцепления со вторым маятником качается направо. Более экстремального изменения в колебании маятника быть просто не может», сообщил Рошенбейтель. „Мы достигли наивысшего взаимодействия с наименьшей интенсивностью света“.

Фотон полез в бутылку

Чтобы сделать это возможным, фотон требуется отправить в маловероятное путешествие. Ультратонкое стекловолокно соединяется с крошечным бутылкоподобным световым резонатором так, что свет может частично вступать в резонатор, двигаться кругами и возвращаться к стекловолокну. Этот проход через резонатор приводит к инвертированию фазы фотона: там, где ожидалась волновая впадина, наблюдается гребень.

Однако когда с резонатором совместили одинарный атом рубидия, система существенно изменилась. Из-за этого атома фаза колебания не инвертируется, едва в резонатор попадает больше света.

Бутылочный резонатор

Два фотона сразу

Все меняется, когда два фотона прибывают одновременно. «Атом — это поглотитель, который может насытиться», заявил Арно Рошенбейтель. „Фотон быстро поглощается атомом и затем поступает в резонатор. Все это время атом не может поглотить другой фотон. Если два фотона поступят одновременно, один будет поглощен, а второй участвует в смене фазы“.

С точки зрения квантовой механики между этими двумя фотонами разницы нет никакой. Они могут пониматься как объединенный волноподобный объект, который находится в резонаторе и в стекловолокне в одно и то же время. Фотоны неразличимы. Никто не сможет определить, какой именно фотон поглощен, а какой прошел. Когда оба фотона поступают в резонатор одновременно, они оба испытывают изменение фазы на 180 градусов. Два взаимодействующих фотона, поступающих одновременно, демонстрируют совершенно иное поведение, нежели одинарные фотоны.

Стандартные компоненты будущих квантовых путей данных

«Так может быть создано максимально сцепленное состояние фотона», сказал Арно Рошенбейтель. „Такие состояния требуются во всех областях квантовой оптики — в квантовой телепортации, или для световых транзисторов, которые потенциально могут использоваться в квантовых компьютерах“.

Значительное преимущество новой системы в том, что она основана на технологии стекловолокна, которая уже используется в отрасли связи. Наностекловолокна и бутылочные резонаторы полностью совместимы с существующими технологиями. Целевое создание мощного взаимодействия между двумя фотонами — важный шаг к всемирной квантовой информационной сети для передачи данных.

03.11.2014


Подписаться в Telegram



Net&IT

Physical Review X: Сеть квантовых датчиков повышает точность измерений
Physical Review X: Сеть квантовых датчиков повышает точность измерений

Квантовые системы, используемые в квантов...

Scientific Reports: ИИ показал больший творческий потенциал, чем человек
Scientific Reports: ИИ показал больший творческий потенциал, чем человек

Еще один балл в пользу искусственного инт...

Крошечную метку на замену RFID сделали еще надежнее
Крошечную метку на замену RFID сделали еще надежнее

Несколько лет назад исследователи Массачу...

Ученые приблизились к более легким и гибким оптоэлектронным устройствам
Ученые приблизились к более легким и гибким оптоэлектронным устройствам

Органические оптоэлектронные устройства, такие...

PNAS Nexus: ИИ пока еще далеко до человеческих способностей мыслить
PNAS Nexus: ИИ пока еще далеко до человеческих способностей мыслить

Атанасиос С. Фокас рассматривает актуальный во...

Nature: ИИ генерирует белки с исключительной прочностью связывания
Nature: ИИ генерирует белки с исключительной прочностью связывания

В новом исследовании, опубликованном 18 декабр...

Nature Computational Science: ИИ может предсказывать события в жизни людей
Nature Computational Science: ИИ может предсказывать события в жизни людей

Искусственный интеллект, разработанный для&nbs...

Nature Electronics: Изменение памяти дает новые вычислительные возможности
Nature Electronics: Изменение памяти дает новые вычислительные возможности

Ученые Рочестерского университета разработали ...

Nature: 2D-материал изменяет форму 3D-электроники для искусственного интеллекта
Nature: 2D-материал изменяет форму 3D-электроники для искусственного интеллекта

Многофункциональные компьютерные чипы эволюцио...

Началась регистрация на конкурс «Битва искусственных интеллектов»
Началась регистрация на конкурс «Битва искусственных интеллектов»

Стартовал отборочный этап Международного техно...

ИИ помогает математикам находить закономерности
ИИ помогает математикам находить закономерности

Применение машинного обучения для поиска ...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

EHJ-DH: Инструмент на основе ИИ успешно предсказывает фатальный сердечный ритм
EHJ-DH: Инструмент на основе ИИ успешно предсказывает фатальный сердечный ритм
Chem: Имплантируемые батареи могут работать на собственном кислороде организма
Chem: Имплантируемые батареи могут работать на собственном кислороде организма
Frontiers in Allergy: Собаки способны учуять стресс по запаху дыхания человека
Frontiers in Allergy: Собаки способны учуять стресс по запаху дыхания человека
NREE: Виноградари всего мира бьют тревогу из-за изменения климата
NREE: Виноградари всего мира бьют тревогу из-за изменения климата
Current Biology: У бенгальских кошек в ДНК лишь несколько процентов от леопарда
Current Biology: У бенгальских кошек в ДНК лишь несколько процентов от леопарда
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом
В двумерных сверхпроводниках открыта незаметная квантовая критическая точка
В двумерных сверхпроводниках открыта незаметная квантовая критическая точка
Ученые предложили способ узнать, когда именно появляется сознание у младенцев
Ученые предложили способ узнать, когда именно появляется сознание у младенцев
Воздействие табака до рождения повышает риск развития диабета 2 типа у взрослых
Воздействие табака до рождения повышает риск развития диабета 2 типа у взрослых
Рост эффективности бифункциональных катализаторов удешевит производства водорода
Рост эффективности бифункциональных катализаторов удешевит производства водорода
Science: Облик будущих партнеров запечатлен у бабочек Heliconius в генах
Science: Облик будущих партнеров запечатлен у бабочек Heliconius в генах
NMI: Создана модель ИИ для разработки новых антибиотиков против супербактерий
NMI: Создана модель ИИ для разработки новых антибиотиков против супербактерий
2-фотонная фотоэмиссионная спектроскопия помогла понять поведение электронов
2-фотонная фотоэмиссионная спектроскопия помогла понять поведение электронов
Низкий социальный статус повышает риск проблем со здоровьем из-за алкоголизма
Низкий социальный статус повышает риск проблем со здоровьем из-за алкоголизма
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи

Новости компаний, релизы

НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
«Инструменты инновационного развития»
«Инструменты инновационного развития»
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса