Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Детекторы обнаружили триплеты запутанных фотонов
(фото Verma/NIST).
Установка
(фото Shalm/NIST)

Триплеты запутанных фотонов

Ключевые слова:  Запутанные фотоны, Квантовая механика, Триплеты

Опубликовал(а):  Доронин Федор Александрович

03 октября 2014

Квантовая механика таит в себе множество эффектов, которые трудно осознать человеческому мозгу. Многие явления до сих пор изучены не до конца и не поняты физиками, и новое открытие учёных из университета Ватерлоо в Канаде — одна из таких тайн.

Исследователи сообщили о создании в лаборатории университета Ватерлоо триплетов из запутанных фотонов. Прежде физики говорили исключительно о парах частиц, находящихся в состоянии квантовой запутанности: когда одна из них меняет своё состояние на противоположное, её партнёр мгновенно делает то же самое. Поэтому создание трёх запутанных частиц оказалось довольно трудной задачей.

Эксперимент был описан в статье, опубликованной в журнале Nature Photonics. Учёные генерировали трио фотонов с запутанной поляризацией (вертикальной и горизонтальной ориентации) в количестве 660 триплетов в час.

"Детекторы NIST способны записывать данные в 100 раз быстрее, чем обычные приборы. Эти технологии позволили нам ускорить ход эксперимента настолько, чтобы он был гораздо стабильнее, а качество результатов выше", — говорит ведущий автор исследования Кристер Шалм (Krister Shalm) из Национального института стандартов и технологий США (NIST), работавший на позиции постдока в университете Ватерлоо.

Эксперимент начался с использования "голубого" фотона, который был поляризован вертикально и горизонтально одновременно, то есть находился в состоянии квантовой суперпозиции. Фотон был отправлен через специальный кристалл, который преобразовал его в две красные дочерние частицы света, находящиеся в состоянии квантовой запутанности. Каждая дочерняя частица несла половину первоначальной энергии.

Работа всей этой системы была направлена на то, чтобы создавшаяся пара обладала одинаковой поляризацией. Тогда один из дочерних фотонов, направленный через ещё один кристалл, создал бы ещё одну пару вторичных дочерних ближних инфракрасных фотонов, которые по-прежнему были бы в состоянии квантовой запутанности с красным дочерним фотоном.

Достигнув такого эффекта, физики получили триплет из запутанных фотонов с одинаковой поляризацией, либо горизонтальной, либо вертикальной. Каждое такое трио может представлять собой значение "0" или "1" в системе квантовых вычислений или коммуникаций. К тому же, вторичные дочерние фотоны могут обладать длиной волны, пригодной для использования в телекоммуникациях, так что такие частицы могут быть переданы через оптоволокно.

Авторы исследования отмечают в пресс-релизе, что создание запутанных триплетов крайне сложная задача, и эксперимент даёт результат очень редко. Процесс создания трио фотонов, так называемое каскадное понижающее преобразование, на первом этапе удаётся лишь в одном случае на миллиард, а на втором этапе — в одном на миллион.

Для измерения поляризации каждого фотона, в свою очередь, требуется определить одну из 27 возможных комбинаций из вертикальных и горизонтальных поляризаций. Для этого физики проводят анализы "снимков" квантовых состояний нескольких тысяч триплетов. С детектированием и измерением квантового состояния отдельных фотонов на телекоммуникационных длинах волн справились только установки NIST.

Чтобы увеличить эффективность детекторов, физики модифицировали свои приборы специально для проведения эксперимента по созданию запутанных триплетов: в сверхпроводящие нанопроволоки однофотонных детекторов включили элементы из силицида вольфрама. Демонстрация успешности эксперимента позволила подтвердить прогнозы квантовой теории: триплеты запутанных фотонов не имели конкретных значений, прежде чем были измерены.

Данная разработка позволит улучшить работу квантовых вычислительных машин, однако прежде чем она дойдёт до стадии практического применения, физикам ещё предстоит преодолеть массу трудностей. Прежде всего, в ближайшее время учёные должны придумать способ повысить эффективность эксперимента и увеличить шанс возникновения трио частиц на каждом этапе каскадного понижающего преобразования.


Источник: Вести.Наука




Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Крыло бабочки
Крыло бабочки

Научно-популярный лекторий РНФ на Международном молодежном научном форуме «Ломоносов-2019»
С 9 по 11 апреля российские ученые рассказывают о своих научных исследованиях, которые выполняются по грантам Российского научного фонда. Лекции проходят в рамках Лектория РНФ во время проведения Международного молодежного научного форума «Ломоносов-2019».

Фестивали «От Винта!» и NAUKA 0+ представили инновационные проекты на выставке Hannover Messe 2019
Ганновер (Германия) 5 апреля 2019 года. – Объединённая экспозиция Фестиваля детского и молодежного научно-технического творчества “От Винта!” и Всероссийского фестиваля NAUKA 0+ была представлена на крупнейшей выставке промышленных технологий Hannover Messe 2019 в Германии в составе стенда Российской Федерации, организованного Российским экспортным центром при поддержке Министерства промышленности и торговли РФ.

Стань магистрантом в области светодиодных технологий без экзаменов
От бакалавриата к магистратуре без вступительных экзаменов уже сейчас? С портфолио возможно все! Участвуйте в конкурсе «Науке нужен ты!» и получайте бюджетный билет в первую в России магистерскую программу в области светодиодных технологий и оптоэлектроники Университета ИТМО!

Интервью с Константином Козловым - абсолютным победителем XIII Наноолимпиады
Семенова Анна Александровна
Школьник 11 класса Константин Козлов (г. Москва) стал абсолютным победителем Олимпиады "Нанотехнологии - прорыв в будущее!" 2018/2019 по комплексу предметов "физика, химия, математика, биология". О своих впечатлениях, увлечениях и немного о планах на будущее Константин поделился с нами в интервью.

Микроэлементарно, Ватсон: как микроэлементы действуют на организм
Алексей Тиньков
Как на нас воздействуют кадмий, ртуть, цинк, медь и другие элементы таблицы Менделеева рассказал сотрудник кафедры медицинской элементологии РУДН Алексей Тиньков в интервью Indicator.Ru

Зимняя научная конференция студентов 4 курса ФНМ МГУ 22-23 января 2019 г.
Сафронова Т.В.
Настоящий сборник содержит тезисы докладов зимней научной студенческой конференции студентов 4-го курса ФНМ

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.