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

Моделирование помогло рассчитать угол падения «динозаврового» астероида Моделирование помогло рассчитать угол падения «динозаврового» астероида

Падение астероида могло стать причиной существенного изменения климата

N+1
Комментировать тело вашего партнера – плохая затея Комментировать тело вашего партнера – плохая затея

Мы не прочь услышать голую правду, но лишь когда на ней что-то надето

GQ
9 модных тенденций прошлого, от которых умирали 9 модных тенденций прошлого, от которых умирали

Мода заразна, как чума, а иногда она была и так же смертельна

Maxim
В атмосфере горячего юпитера не нашли рэлеевского рассеяния В атмосфере горячего юпитера не нашли рэлеевского рассеяния

Оно делает земное небо голубым для наших глаз

N+1
Павел Дуров пошел на уступки инвесторам в криптовалюту Telegram Павел Дуров пошел на уступки инвесторам в криптовалюту Telegram

Павел Дуров согласился на уступку покупателям криптовалюты Gram

Forbes
Валерия Розов: Что делать, если вас сокращают? Валерия Розов: Что делать, если вас сокращают?

Как сотрудник может защитить себя при сокращении

СНОБ
Единитная, удивная, разъятная… Единитная, удивная, разъятная…

Кто придумал знаки препинания и зачем они нужны

Наука и жизнь
Лётчица Женя Жигуленко: почему так хорошо быть длинноногой на войне Лётчица Женя Жигуленко: почему так хорошо быть длинноногой на войне

Евгения Жигуленко каждый день стремилась в небо, чтобы биться с врагом

Cosmopolitan
Правила жизни Шер Правила жизни Шер

Правила жизни певицы и актрисы Шер

Esquire
Иван Грозный и его отряд дрессированных киллеров Иван Грозный и его отряд дрессированных киллеров

Опричники — грозные слуги Ивана Грозного

Maxim
15 самых причудливых космических кораблей в кино 15 самых причудливых космических кораблей в кино

Cамые затейливые космолёты, которые напоминают кофеварку или воспаленные гланды

Maxim
Яркие кинороли и предательство любимого — как сложилась судьба Элина Быстрицкой Яркие кинороли и предательство любимого — как сложилась судьба Элина Быстрицкой

Элина Быстрицкая запомнилась зрителю по роли Аксиньи в фильме «Тихий Дон»

Cosmopolitan
Как воспринимают развод мужчины, а как — женщины? Как воспринимают развод мужчины, а как — женщины?

Почему мы переживаем развод настолько по-разному?

Psychologies
Как изменилась система поиска детей в США: история 6-летнего Итана Патца Как изменилась система поиска детей в США: история 6-летнего Итана Патца

Однажды маленький мальчик ушел из дома и не вернулся

Cosmopolitan
«Аттракцион щедрости на погибель стране»: как министр и его эксперт защищали бизнес от правительства «Аттракцион щедрости на погибель стране»: как министр и его эксперт защищали бизнес от правительства

Предложения группы либеральных экономистов по выходу из кризиса, раскритикованы

Forbes
Президент в законе. Петр Порошенко и 19 уголовных дел Президент в законе. Петр Порошенко и 19 уголовных дел

Чем Порошенко заинтересовал правоохранительные органы на этот раз

СНОБ
Манна небесная: российские дроны доставки еды Манна небесная: российские дроны доставки еды

Жители Ижевска могут заказывать еду, которая доставляется дронами

Популярная механика
Как меняется тело из-за пребывания в изоляции Как меняется тело из-за пребывания в изоляции

Чем опасна изоляция и что она способна сделать с вашим телом

Популярная механика
По зубам: как правильно ухаживать за полостью рта По зубам: как правильно ухаживать за полостью рта

Простые правила ухода за зубами, языком и деснами

Psychologies
Яхта, перелеты из Москвы в Лондон и пилатес: где и как прячутся от пандемии российские миллиардеры Яхта, перелеты из Москвы в Лондон и пилатес: где и как прячутся от пандемии российские миллиардеры

Богатейшие предприниматели рассказали Forbes о своей жизни в изоляции

Forbes
Девушка Мороз Девушка Мороз

Короткая платиновая стрижка, точеные скулы, шрам, похожий на иероглиф

Esquire
Продукты, повышающие потенцию у мужчин: быстро и эффективно Продукты, повышающие потенцию у мужчин: быстро и эффективно

Нет времени ждать, ешь!

Playboy
Джордж Клуни: «Никогда не хожу на свидания с поклонницами. Это неспортивно» Джордж Клуни: «Никогда не хожу на свидания с поклонницами. Это неспортивно»

Лучшие цитаты Джорджа Клуни

Maxim
Бег без вреда себе: главное о концепции максимального потребления кислорода Бег без вреда себе: главное о концепции максимального потребления кислорода

Важный материал для всех любителей бега и фитнеса

Playboy
Юлий Гусман: «С детства не выношу, когда меня незаслуженно обижают» Юлий Гусман: «С детства не выношу, когда меня незаслуженно обижают»

Мы надели парадные пиджаки и пошли гулять по Ленинскому проспекту

Караван историй
Nissan Ariya. Бесконечный японский футуризм Nissan Ariya. Бесконечный японский футуризм

В концепте Ariya компания Nissan сосредоточила весь набор технологий будущего

4x4 Club
10 видов современного оружия, изобретённого в глубокой древности 10 видов современного оружия, изобретённого в глубокой древности

Предтечи нынешних средств ведения войны насчитывают по несколько тысяч лет

Популярная механика
Человек-будильник и еще 4 необычные ретрофотографии Человек-будильник и еще 4 необычные ретрофотографии

Хорошо, что человечество изобрело не только фото, но и буквы

Maxim
7 фактов о фильме «Кошмар на улице Вязов» 7 фактов о фильме «Кошмар на улице Вязов»

В 1984 году, в золотую эпоху фильмов, мы познакомились с Фредди Крюгером

Maxim
Нервы на пределе: почему российские власти рассердились на заметку о рейтинге Путина Нервы на пределе: почему российские власти рассердились на заметку о рейтинге Путина

Связан ли всплеск эмоций посольства с голосованием о поправках в Конституцию?

Forbes
Открыть в приложении