Ученые нашли способ «очищать» фотоны для квантовых технологий
Исследователи из Университета Айовы предложили теоретический метод «очистки» фотонов, который может повысить надежность и безопасность квантовых вычислений и коммуникаций. Работа направлена на решение двух ключевых проблем при генерации стабильного потока одиночных частиц света.
Первая проблема — это рассеяние лазерного излучения, которое создает нежелательные фотоны-помехи. Вторая возникает, когда атом под воздействием лазера испускает несколько фотонов одновременно, что нарушает необходимый для квантовых операций порядок «один за другим».
Аспирант Мэттью Нельсон обнаружил, что спектр и форма волны этих лишних фотонов совпадают со свойствами самого лазерного излучения. Это позволило предложить использовать рассеянный лазерный свет для подавления нежелательных фотонных выбросов.
Мы показали, что рассеянный лазерный свет, обычно считающийся помехой, можно использовать для подавления нежелательного многофотонного излучения. Этот теоретический прорыв может превратить давнюю проблему в мощный инструмент для развития квантовых технологий, — говорит доцент Равитей Уппу, ведущий автор исследования.
Чистый поток одиночных фотонов критически важен для фотонных квантовых компьютеров, работающих на свете вместо электричества, и для безопасных сетей связи. Исследователи сравнивают его с организованным движением людей по одному, а не толпой, что снижает риск перехвата данных.
Ключом к методу является точный контроль параметров лазерного луча — угла падения, формы пучка и других. Это позволяет «заставить» лазерный шум гасить лишние фотоны, оставляя чистый поток. Если теория подтвердится экспериментально, это ускорит создание продвинутых квантовых компьютеров и систем связи.
Исследование «Noise-assisted purification of a single-photon source» опубликовано в журнале Optica Quantum. Работа финансировалась Управлением заместителя министра обороны США по исследованиям и инженерным разработкам.
0 комментариев