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
Константин Колотов: Едем на Килиманджаро Константин Колотов: Едем на Килиманджаро

Глава из книги Константина Колотова «Сквозь Африку»

СНОБ
Торжество воды Торжество воды

Петергоф называют столицей фонтанов. Их здесь больше 150!

Лиза
Нержавеющая катастрофа: история самого загадочного автомобиля 1980-х Нержавеющая катастрофа: история самого загадочного автомобиля 1980-х

История Delorean DMC-12 — это драма о бунтаре Джоне Захарии Долореане

Популярная механика
«Сегодня камеру можно направить только на себя» «Сегодня камеру можно направить только на себя»

Марина Разбежкина о том, как изоляция обнулила киноязык

Weekend
«Любовь во времена Zoom и чумы»: Esquire публикует диалог писателя с возлюбленной «Любовь во времена Zoom и чумы»: Esquire публикует диалог писателя с возлюбленной

Карантинный дневник Дмитрия Петровского

Esquire
Ограничения стали новой нормой: как изменится жизнь после карантина Ограничения стали новой нормой: как изменится жизнь после карантина

Некоторые государства постепенно смягчают ограничения, введенные из-за пандемии

Forbes
Мощные и изящные: 10 легендарных американских маслкаров Мощные и изящные: 10 легендарных американских маслкаров

Немногие автомобили превосходят маслкары по сочетанию красоты и мощи

Популярная механика
Без каких органов можно жить: удивительный список Без каких органов можно жить: удивительный список

Люди могут обойтись даже без некоторых непарных внутренних органов

Популярная механика
5 главных опасностей космических путешествий 5 главных опасностей космических путешествий

Полеты в космос сопряжены с целым рядом трудностей

Популярная механика
«Влиять на цену акций могло все что угодно»: что говорят финансисты о рекордном иске «Роснефти» к РБК «Влиять на цену акций могло все что угодно»: что говорят финансисты о рекордном иске «Роснефти» к РБК

«Роснефти», подавшей иск к РБК на 43 млрд рублей, будет трудно доказать убытки

Forbes
Колоссальная неопределенность: от чего зависит курс рубля и что с ним будет к концу года Колоссальная неопределенность: от чего зависит курс рубля и что с ним будет к концу года

От чего зависят валютные курсы, надолго ли доллар останется главной валютой мира

Forbes
«Если понадоблюсь, то можем договориться»: как инвесторы Telegram начали выводить средства из проекта Дурова «Если понадоблюсь, то можем договориться»: как инвесторы Telegram начали выводить средства из проекта Дурова

Большинство инвесторов фонда Disruptive Era Fund выводят деньги из проекта TON

Forbes
Фогель: «Я не из тех артистов, кто готов хайпить на теме изоляции» Фогель: «Я не из тех артистов, кто готов хайпить на теме изоляции»

Интервью с новичком в рэп-игре Фогелем

Cosmopolitan
Правила жизни Кристины Хендрикс Правила жизни Кристины Хендрикс

Правила жизни актрисы Кристины Хендрикс

Esquire
«Паллиативная помощь — это медленный танец». Монологи сотрудников детского хосписа «Паллиативная помощь — это медленный танец». Монологи сотрудников детского хосписа

Монологи о том, каково это — помогать неизлечимо больным детям

СНОБ
Как постричься самому при помощи триммера Как постричься самому при помощи триммера

Как подстричься так, чтобы не стыдно было выйти из дома

GQ
Мужчины испокон веков ходили на каблуках Мужчины испокон веков ходили на каблуках

Вы тоже сможете ходить на каблуках – главное, правильно начать

GQ
Апокалипсис Дрездена: дуэли «ковровых бомбардировок» Апокалипсис Дрездена: дуэли «ковровых бомбардировок»

Одна из самых спорных и противоречивых военных операций Второй мировой

Популярная механика
Олень, иди за мной Олень, иди за мной

Ксения Рождественская о «Пожаре» Дэвида Линча

Weekend
Россия на экспорт Россия на экспорт

На фестивале Care’s итальянка из мишленовского ресторана готовила борщ

Bones
Играет на равных Играет на равных

Кейт Бланшетт о том, как «Миссис Америка» может помочь избежать ошибок прошлого

Grazia
Почему некоторые не боятся щекотки, а другие ее не переносят? Ответы на все вопросы Почему некоторые не боятся щекотки, а другие ее не переносят? Ответы на все вопросы

В чем секрет?

Playboy
«Я заработал 173%»: как инвесторы смогли получить прибыль от отрицательных цен на нефть «Я заработал 173%»: как инвесторы смогли получить прибыль от отрицательных цен на нефть

Кто и как смог заработать на рекордном падении нефтяных цен

Forbes
«Не твоя, вот и бесишься»: 8 западных звезд, которые не нравятся нашим мужчинам «Не твоя, вот и бесишься»: 8 западных звезд, которые не нравятся нашим мужчинам

Кому из голливудских красавиц досталось от российских кинозрителей?

Cosmopolitan
Как я провел это Как я провел это

Ксения Рождественская о фильме «Хорошего трипа»

Weekend
Далеко не первая Далеко не первая

Если ты выбрала «мужчину с прошлым», в браке будет маячить призрак его бывшей

Cosmopolitan
Том Харди бесконечно хорош в фильме «Капоне» Том Харди бесконечно хорош в фильме «Капоне»

Кроме Тома Харди фильм «Капоне», к сожалению, не отметился ничем

GQ
Одна вокруг света на карантине: восьмое чудо света и разрыв шаблонов Одна вокруг света на карантине: восьмое чудо света и разрыв шаблонов

72-я серия о кругосветном путешествии москвички Ирины Сидоренко

Forbes
Свидания онлайн: найти пару, не покидая квартиры Свидания онлайн: найти пару, не покидая квартиры

Как индустрия виртуального дейтинга меняется под влиянием новых условий жизни?

Psychologies
Открыть в приложении