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

Ричард Докинз: Высокомерие религии, скромность науки и интеллектуальное и нравственное бесстрашие атеизма Ричард Докинз: Высокомерие религии, скромность науки и интеллектуальное и нравственное бесстрашие атеизма

Отрывок из дискуссии интеллектуалов о вере, атеизме, религии и многом другом

СНОБ
Начать кризис с запасом в $1,7 млрд, но почти разориться через месяц: почему бренд Gap может не пережить пандемию Начать кризис с запасом в $1,7 млрд, но почти разориться через месяц: почему бренд Gap может не пережить пандемию

Магазины простаивают, в онлайне тоже не покупают, компания не платит за аренду

VC.RU
Алексей Ретинский Алексей Ретинский

Алексей Ретинский — мультимедиа-художник нового времени

Собака.ru
Красиво шить не запретишь Красиво шить не запретишь

Настя Лыкова знает: трикотажное платье способно изменить жизнь

Vogue
«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
Пятиминутный путеводитель по теориям заговоров Пятиминутный путеводитель по теориям заговоров

Какие существуют конспирологические теории

Esquire
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
Как стать императрицей и не облажаться: каким получился сериал «Великая» с Эль Фаннинг о восхождении Екатерины II Как стать императрицей и не облажаться: каким получился сериал «Великая» с Эль Фаннинг о восхождении Екатерины II

Сериал «Великая» об императрице Екатерине II — очень черная комедия

Esquire
Пластик в океане оказался угрозой для главной фотосинтезирующей бактерии планеты Пластик в океане оказался угрозой для главной фотосинтезирующей бактерии планеты

Пластик снижает продуктивность цианобактерий и нарушает их фотосинтез

N+1
10 шагов к пониманию Дэвида Линча 10 шагов к пониманию Дэвида Линча

Разбираемся, как понимать пресловутую линчевскую иносказательность

Esquire
Почему Google отказался делиться искусственным интеллектом с нефтяниками Почему Google отказался делиться искусственным интеллектом с нефтяниками

Google отказался помогать нефтяникам в разведке и добыче сырья

Forbes
Кислотная расцветка помогла кораллам вернуть симбионтов Кислотная расцветка помогла кораллам вернуть симбионтов

Красочное обесцвечиание возникает у кораллов в ответ на тепловой стресс

N+1
Хирургические операции “на удаленке”: возможно ли это? Хирургические операции “на удаленке”: возможно ли это?

Роботические руки позволяют хирургам проводить дистанционные операции

Популярная механика
Химики научились селективно замещать водород на концевом углеводородном фрагменте Химики научились селективно замещать водород на концевом углеводородном фрагменте

Новый способ получать органические молекулы из простого углеводородного сырья

N+1
Обнулились: 10 звезд, которые кардинально поменяли имидж Обнулились: 10 звезд, которые кардинально поменяли имидж

Звезды, которые прошли бьюти-перезагрузку

Cosmopolitan
Как носить кожу летом и не париться (во всех смыслах) – рассказывает стилист Как носить кожу летом и не париться (во всех смыслах) – рассказывает стилист

Как носить кожу летом и не испытывать дискомфорт

Cosmopolitan
#инструктаж: как правильно питаться на карантине #инструктаж: как правильно питаться на карантине

Как перестать много есть и начать готовить дома полезные блюда

РБК
Агата Муцениеце: «Я не утрачу веру в любовь несмотря ни на что» Агата Муцениеце: «Я не утрачу веру в любовь несмотря ни на что»

Было бы нечестно скрыть от поклонников факт расставания Агаты Муцениеце и Павла

Караван историй
Американская мечта. Две родины Аллы Клюки Американская мечта. Две родины Аллы Клюки

После долгих лет, проведенных в США, актриса вернулась на родину

Cosmopolitan
Сильный и мертвый: какова связь между обязанностью мужчины быть сильным и количеством самоубийств Сильный и мертвый: какова связь между обязанностью мужчины быть сильным и количеством самоубийств

Общество должно разрешить мужчинам быть слабыми

Esquire
«Да пребудет со мной сила!»: практики самоподдержки «Да пребудет со мной сила!»: практики самоподдержки

Для движения вперед нужен навык, который даст импульс для новых свершений

Psychologies
«Баланс — всего лишь ошибочная метафора». Как сохранить здравый ум, работая дома «Баланс — всего лишь ошибочная метафора». Как сохранить здравый ум, работая дома

Отрывок из книги «HBR Guide. Жизненный баланс»

Forbes
Пьяные птицы Пьяные птицы

Бабушка пела, что надо скорей заснуть, но я только последнюю строчку помню

Esquire
Творческая единица Творческая единица

У американской художницы Элайзы Дуглас есть что показать миру

Vogue
Как поменять установки в свой адрес и повысить самооценку Как поменять установки в свой адрес и повысить самооценку

Почему нужно поменять внутреннего критика на внутреннего друга

РБК
15 актеров рассказывают о своих 15-ти любимых фильмах 15 актеров рассказывают о своих 15-ти любимых фильмах

Настоящие актеры не смотрят кино, иначе не останется времени на вечеринки

Maxim
Инженер рассказал детям, как не разбиться, прыгнув с 8 километров Инженер рассказал детям, как не разбиться, прыгнув с 8 километров

Марк Робер посвятил ролик третьему закону Ньютона и закону сохранения импульса

Популярная механика
Пользователи твиттера запустили флешмоб #МояСтыднаяИстория. Они делятся самыми неловкими историями из своей жизни Пользователи твиттера запустили флешмоб #МояСтыднаяИстория. Они делятся самыми неловкими историями из своей жизни

Самые неловкие истории из жизни пользователей рунета

Esquire
Не проходите мимо Не проходите мимо

Всегда ли оправдана политика невмешательства?

Лиза
6 вредных финансовых привычек, которые портят тебе жизнь (и мешают разбогатеть) 6 вредных финансовых привычек, которые портят тебе жизнь (и мешают разбогатеть)

Истинные причины, почему деньги утекают сквозь пальцы

Playboy
Открыть в приложении