Optica Quantum: Ученые разработали новый метод определения квантовых состояний

Ученые из Университета Падерборна применили новый метод для определения характеристик оптических, то есть основанных на свете, квантовых состояний. Впервые они используют определенные фотонные детекторы — устройства, способные обнаруживать отдельные частицы света — для так называемого гомодинного детектирования.

Способность определять характеристики оптических квантовых состояний делает этот метод важным инструментом для квантовой обработки информации. Точное знание характеристик важно, например, для использования в квантовых компьютерах.

Результаты исследования опубликованы в специализированном журнале Optica Quantum.

Гомодинное детектирование — это метод, часто используемый в квантовой оптике для исследования волнообразной природы оптических квантовых состояний, — объясняет Тимон Шапелер из рабочей группы «Мезоскопическая квантовая оптика» факультета физики Падерборна.

Вместе с доктором Максимилианом Протте он использовал этот метод для исследования так называемых непрерывных переменных оптических квантовых состояний. Речь идет о переменных свойствах световых волн. Это может быть, например, амплитуда или фаза, то есть колебательное поведение волн, что важно, в частности, для целенаправленного манипулирования светом.

Впервые физики использовали для измерений сверхпроводящие нанопроволочные однофотонные детекторы — самые быстрые на сегодняшний день устройства для подсчета фотонов. С помощью специальной экспериментальной установки двое ученых показали, что гомодинный детектор со сверхпроводящими однофотонными детекторами имеет линейный отклик на входной поток фотонов. В переводе это означает, что измеряемый сигнал пропорционален входному сигналу.

В принципе, интеграция сверхпроводящих однофотонных детекторов дает множество преимуществ в области непрерывных величин, и не в последнюю очередь — присущую им фазовую стабильность. Кроме того, эти системы имеют почти 100-процентную эффективность детектирования на кристалле. Это означает, что ни одна частица не теряется во время обнаружения. Наши результаты могут позволить разработать высокоэффективные гомодинные детекторы с однофотонными чувствительными детекторами, — говорит Шапелер.

Работа с непрерывными переменными света открывает новые и захватывающие возможности в обработке квантовой информации, выходящие за рамки кубитов, обычных вычислительных единиц квантовых компьютеров».

25.02.2024