Израильские ученые научились отделять одиночные фотоны

Специалисты Института Вейцмана сумели «выдернуть» один фотон из импульса света.

Результаты нового исследования несут как фундаментальное, так и практическое значение: свет является «рабочей лошадкой» современных систем связи, поэтому одиночные фотоны могут стать основой будущих квантовых систем связи. Кроме того, по мнению ученых, аппарат, который использовался в эксперименте, поспособствует проведению дальнейших исследований частиц света.

«Как только мы перейдем на системы квантовых коммуникаций, информацию необходимо будет кодировать в свойствах отдельных фотонов. Каждый фотон будет представлять собой кубит – квантовый бит, который может существовать в двух состояниях одновременно», – говорит руководитель группы квантовой оптики при Институте Вейцмана доктор Барак Даян.

Механизм отделения одного фотона основан на однофотонном рамановском взаимодействии (SPRINT).

«Преимущество этого метода заключается в том, что он абсолютно пассивен: не требует использования управляющего поля, только взаимодействие атома и импульса света», – говорит доктор Даян.

В предыдущих исследованиях израильские ученые использовали SPRINT в качестве коммутатора, чтобы направлять индивидуальные фотоны по различным траекториям, превратив устройство фактически в фотонный маршрутизатор. В этой работе атом служил скорее оружием для «выхватывания» отдельного фотона из всего потока.

В исследовании израильские специалисты использовали передовые технологии: лазерное охлаждение и захват атомов (рубидия), микросферы из стекла сверхвысокого качества и оптические нановолокна.

«Способность отделять фотон из потока может быть использована для решения различных задач: от создания неклассических состояний света для исследований до повышения безопасности систем квантовой связи», – убежден доктор Даян.

Результаты нового исследования опубликованы в журнале Nature Photonics.

Источник: The Jewish Press