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

 

Blue-ray disk
Blue-ray disk

Участие НТ-МДТ Cпектрум Инструментс в конференции “ГРАФЕН: МОЛЕКУЛА И 2D КРИСТАЛЛ”
Участие НТ-МДТ Cпектрум Инструментс в конференции “ГРАФЕН: МОЛЕКУЛА И 2D КРИСТАЛЛ” 5-9 августа 2019 года в Новосибирске

I МОСКОВСКАЯ ОСЕННЯЯ МЕЖДУНАРОДНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ПО ПЕРОВСКИТНОЙ ФОТОВОЛЬТАИКЕ
14-15 октября 2019 года состоится школа - конференция молодых ученых - I Московская осенняя международная конференция по перовскитной фотовольтаике (Moscow Autumn Perovskite Photovoltaics International Conference – MAPPIC-2019).

Золото России на Международной Химической Олимпиаде
30 июля в Париже завершилась 51-я Международная химическая олимпиада. Она была рекордной по числу участников - 309 школьников из более, чем 80 стран. Олимпиада прошла под девизом "Двигаем науку вместе" ("Make the science together"). Сборная России на олимпиаде завоевала 4 золотые медали и в медальном зачете поделила 1-2 место с командой Кореи. Победителями стали Михаил Матвеев (Вологда) и три москвича - Даниил Бардонов, Алексей Шишкин и Никита Чернов.

3D нанотехнологии в физике, химии, биологии, медицине и инженерном искусстве
И.В.Яминский
Материалы лекции проф. МГУ, д.ф.-м.н., генерального директора Центра Перспективных технологий И.В.Яминского "3D нанотехнологии в физике, химии, биологии, медицине и инженерном искусстве". 3D принтер, сканирующий зондовый микроскоп и фрезерный станок. Что общего между ними? Как конструировать их своими руками? Небольшой экскурс в практические нанотехнологии. Поучительная история о создании сканирующего туннельного микроскопа. От идеи до нобелевской премии за 5 лет. Взгляд в микромир – от атомов и молекул до живых клеток. Как взвесить массу одного атома? Вирусы и бактерии – наши друзья или враги? Медицинские приложения нанотехнологий – нанобиосенсоры для обнаружения биологических агентов.

Материалы и пленочные структуры спинтроники и стрейнтроники
В.А.Кецко
Девятый Наноград, проходивший в Ханты - Мансийске, собрал талантливых школьников, интересных лекторов и преподавателей в области наноматериалов, нанотехнологий и технопредпринимательства. В сообщении даны материалы лекции д.х.н., в.н.с. ИОНХ РАН В.А.Кецко "Материалы и пленочные структуры спинтроники и стрейнтроники".

Лекции и семинары от ФНМ МГУ на Нанограде
Е.А.Гудилин
Девятый Наноград, проходивший в Ханты - Мансийске, собрал талантливых школьников, интересных лекторов и преподавателей в области наноматериалов, нанотехнологий и технопредпринимательства. Ниже даны материалы лекций и семинаров представителя ФНМ МГУ проф., д.х.н. Е.А.Гудилина.

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.