Физики разработали концепцию однофотонного детектора

N+1Наука

Квантовый метаматериал сможет измерить микроволновой фотон без разрушения

Алексей Дмитриев

Arne L. Grimsmo et al. / arXiv:2005.06483

Связь между встроенным в волновод нелинейным метаматериалом и распределенной резонансной модой может обеспечить безусловное детектирование фотонов с ошибкой менее процента. Новую концепцию широкополосного однофотонного детектора в микроволновом диапазоне физики описали в препринте на arXiv.org.

Однофотонные детекторы — одна из ключевых технологий экспериментальной квантовой оптики. Детектирование фотонов в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном диапазоне частот — вполне устоявшаяся и рутинная технология: приборы производятся многими научными группами и коммерческими компаниями и вполне доступны для приобретения. Как правило, их принцип действия состоит в поглощении фотона чувствительной полупроводниковой матрицей или сверхпроводящей нанопроволокой. Возникающий при этом импульс тока регистрируется электронными приборами, что дает информацию о наличии фотона.

Однако, гораздо сложнее дело обстоит с фотонами СВЧ (или микроволнового) диапазона, с частотами примерно от 5 до 20 ГГц. Интерес к обнаружению таких фотонов возникает при изучении квантовых систем, работающих на СВЧ: сверхпроводящих цепей, квантовых точек и спиновых ансамблей. Как известно, энергия единичного фотона пропорциональна частоте электромагнитной волны. Для микроволн частота на 4-5 порядков меньше, чем для ИК и видимого диапазона. Поэтому регистрация отклика на СВЧ фотоны представляет крайне нетривиальную задачу.

Реализация квантового неразрушающего измерения (КНИ) фотона открывает большие перспективы для квантовой электроники и квантовых коммуникаций. В квантовой механике, термин КНИ обозначает сильное проекционное измерение, которое оставляет систему в измеренном состоянии. При этом поглощение фотона, которое происходит в традиционных детекторах, не является КНИ — если фотон прекратил свое существование, то бессмысленно говорить о состоянии света после измерения.

Однако, можно представить себе систему, которая может среагировать на пролетающий мимо фотон, при этом не уничтожая его, но лишь немного изменяя его параметры. В таком случае мы обладаем информацией о наличии фотона, и при этом он продолжает свое движение по волноводу и может переносить информацию или взаимодействовать с квантовой системой. Это крайне полезно для реализации квантовых коммуникаций и запутывания удаленных квантовых систем. Но даже в видимом диапазоне физики долгое время не могли показать КНИ. Лишь несколько лет назад появились первые сообщения об успешном КНИ фотонов, отраженных от оптических резонаторов. Подробнее о КНИ фотонов видимого и ИК света можно прочитать здесь.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Связать и измерить Связать и измерить

Квантовые технологии обладают огромным потенциалом

N+1

Моменты жизни Мадонны, о которых стоит вспомнить.

Cosmopolitan
Погуляли и хватит: звездные мужчины, которые после измен возвращались к любимым Погуляли и хватит: звездные мужчины, которые после измен возвращались к любимым

Знаменитые изменщики, которые сделали все, чтобы добиться милости любимых женщин

Cosmopolitan
Как все запущено: 85 вещей, которые человечество сочло нужным послать в космос Как все запущено: 85 вещей, которые человечество сочло нужным послать в космос

Странные вещи, отправленные в космос

Esquire
«Каждый пятидесятый будет в шапочке из фольги»: Евгений Чичваркин о мире после пандемии, ошибке властей и неизбежном росте налогов «Каждый пятидесятый будет в шапочке из фольги»: Евгений Чичваркин о мире после пандемии, ошибке властей и неизбежном росте налогов

Евгений Чичваркин сделал неутешительные прогнозы на будущее

Forbes
Не пустышки, а кандидаты наук! Звезды с серьезным образованием – а ты и не знала Не пустышки, а кандидаты наук! Звезды с серьезным образованием – а ты и не знала

Эти знаменитости смогли и престижный ВУЗ окончить, и «Оскар» получить

Cosmopolitan
Принцесса Диана, Виктор Цой, Грейс Келли: все об очень странных авариях Принцесса Диана, Виктор Цой, Грейс Келли: все об очень странных авариях

История самых загадочных аварий со знаменитостями

РБК
Яблоко раздора, или Почему растет живот Яблоко раздора, или Почему растет живот

Как все-таки избавиться от лишних килограммов в области талии?

Psychologies
Пришел чужой штраф. Что с этим делать во время самоизоляции? Пришел чужой штраф. Что с этим делать во время самоизоляции?

Оспорить штраф за проданную машину или авто-двойник чаще всего можно онлайн

РБК
Как индустрии выживают в период пандемии: рестораны Как индустрии выживают в период пандемии: рестораны

Рестораторы и шеф-повара о том, как они справляются с кризисом

РБК
Создан материал, способный быстро стать прозрачным в ИК-спектре Создан материал, способный быстро стать прозрачным в ИК-спектре

Открытие ученых может повысить надежность сложных оптических устройств

Популярная механика
Хищным динозаврам в верхней юре пришлось глодать кости родственников Хищным динозаврам в верхней юре пришлось глодать кости родственников

Экосистема, в которую входили эти динозавры, была основательно нарушена

N+1
Сколько людей какие животные убивают за год (анимированная статистика) Сколько людей какие животные убивают за год (анимированная статистика)

Какие животные самые смертоносные для человека?

Maxim
Самое холодное место во вселенной Самое холодное место во вселенной

Насколько холоден холодный космос?

Популярная механика
Бизнес на создании чучел животных: монолог таксидермиста о заработке и тонкостях работы Бизнес на создании чучел животных: монолог таксидермиста о заработке и тонкостях работы

Таксидермист о том, как войти в профессию и открыть свою студию

VC.RU
Порно и мороженое Порно и мороженое

Глобализация провалилась, и с этим трудно спорить

4x4 Club
Правила жизни Роберта Земекиса Правила жизни Роберта Земекиса

Правила жизни режиссера «Назад в будущее»

Esquire
Жирные молочные продукты связали с отсутствием метаболического синдрома Жирные молочные продукты связали с отсутствием метаболического синдрома

У любителей молочной продукции реже диагностируют метаболический синдром

N+1
Эксперты — о скандале вокруг Регины Тодоренко и ее фильме Эксперты — о скандале вокруг Регины Тодоренко и ее фильме

Мнение экспертов про инцидент с Региной Тодоренко и ее новое видео

РБК
Глицерин из электронных сигарет спровоцировал рост биопленок во рту Глицерин из электронных сигарет спровоцировал рост биопленок во рту

Биопленки от электронных сигарет вызывают воспалительные заболевания полости рта

N+1
Пример умножения. Тест-драйв Cadillac XT6 Пример умножения. Тест-драйв Cadillac XT6

Знакомимся с новым американским кроссовером на африканских дорогах

РБК
«Только трехмесячная дочка доход приносит»: в какой ситуации оказались спортивные судьи из-за пандемии «Только трехмесячная дочка доход приносит»: в какой ситуации оказались спортивные судьи из-за пандемии

Как спортивные судьи выживают на карантине

Forbes
Глобальное потепление сделало арктических пауков каннибалами Глобальное потепление сделало арктических пауков каннибалами

Пауки-волки на Аляске начали есть друг друга

Популярная механика
10 шагов к пониманию Дэвида Линча 10 шагов к пониманию Дэвида Линча

Разбираемся, как понимать пресловутую линчевскую иносказательность

Esquire
5 простых способов прокачать свой кофе витаминами и антиоксидантами (и это будет вкусно) 5 простых способов прокачать свой кофе витаминами и антиоксидантами (и это будет вкусно)

Как получить от кофе не только энергию, но и массу пользы

Playboy
Астрономы нашли кольцеобразную галактику в ранней Вселенной Астрономы нашли кольцеобразную галактику в ранней Вселенной

Астрономы обнаружили в каталогах наблюдений крупную кольцеобразную галактику

N+1
Тонкий момент: 5 причин не покупать ультрабук Тонкий момент: 5 причин не покупать ультрабук

Несколько существенных недостатков модных ультрабуков

CHIP
Эксперименты над людьми и издевательства над животными: документальные фильмы против новой реальности Эксперименты над людьми и издевательства над животными: документальные фильмы против новой реальности

Лучшие документальные сериалы — в обзоре кинокритика проекта «Сноб»

СНОБ
Бананы, песок и пчёлы: 10 ресурсов на грани исчезновения Бананы, песок и пчёлы: 10 ресурсов на грани исчезновения

Без этих ресурсов наша жизнь станет гораздо труднее

Популярная механика
Флоренс Дженкинс. Её пение называли кудахтаньем, но залы всегда были полны Флоренс Дженкинс. Её пение называли кудахтаньем, но залы всегда были полны

Самая плохая оперная исполнительница всех времен – Флоренс Дженкинс

Cosmopolitan
Открыть в приложении