Физики впервые наблюдали подлинную интерференцию трех фотонов

      Комментарии к записи Физики впервые наблюдали подлинную интерференцию трех фотонов отключены

Физики впервые наблюдали подлинную интерференцию трех фотонов

Две группы квантовых оптиков заявили об успешной реализации запутывания трех квантов наблюдения и света их интерференции. Причем полученная интерференция не может быть растолкована квантовыми сотрудничествами пар фотонов либо отдельных фотонов с самими собой. Статьи размещены в издании Physical Review Letters.

Главным примером многофотонной квантовой интерференции есть эффект Хонга—У—Мандела; в первый раз его замечали в 1987 году. В этом опыте два свободных фотона попадают через два входа на делитель луча. В случае если падающие фотоны различимы (в квантовом смысле), то исходящие поровну разделятся между двумя выходами.

В случае если же на входах фотоны были аналогичными и прибудут в один момент, то их волновые функции проинтерферируют, и оба фотона постоянно окажутся совместно на одном выходе. И все это не обращая внимания на то, что любой по отдельности имеет однообразную возможность появляться на каждом из выходов.

Многие группы исследователей пробовали достигнуть одновременной интерференции трех фотонов, но до этого момента никому не удалось достигнуть сходу нужного уровня точности квантового состояния на входе и создания нужной установки, талантливой устранить все вклады от одно- и двухфотонных интерференций. В новых работах это наконец-то удалось сделать, причем на базе разных подходов.

Томас Дженивейн и его коллеги из канадского Университета Уотерлу воплощали теоретическую идею Гринберга, Хорна и Цайлингера, высказанную в 1993 году. Для этого нужен отдельный источник, что может испускать трехфотонное квантовое состояние, не владеющее свободными запутанностями между любыми двумя фотонами. На этом пути главные неприятности технические, поскольку существующие схемы по получению мультифотонных состояний очень неэффективны.

Они придумали установку, создающую запутанное состояние трех фотонов при помощи каскада спонтанных параметрических рассеяний (Spontaneous parametric down-conversion — SPDC). Это довольно часто применяемое в квантовой оптике явление порождает два запутанных фотона из одного высокоэнергетического в особом нелинейном кристалле. В каскадной версии один из порожденных в первом рассеянии фотонов направляется в следующий кристалл.

После этого любой из фотонов отправлялся в интерферометр. Возможность прихода всех трех частиц в один из двух выходов пропорциональна сумме фаз, собранных фотонами в интерферометре. Меняя фазы каждого фотона, физики смогли замечать колебания возможности прихода трех фотонов в один момент, причем возможность прихода двух фотонов оставалась однообразной, что есть указанием на подлинную трехфотонную интерференцию.

S. Agne et al., Phys. Rev. Lett

Иэн Уолмсли с сотрудниками из Оксфордского университета изучили трехфотонный аналог результата Хонга—У—Мандела. Они применяли собственную разработку — пара фактически аналогичных SPDC–источников, размещенных на одном чипе. Вместо создания трех запутанных фотонов в одном нелинейном ходе, ученые начали с трех свободных частиц. После этого их запускали в оптоволоконный делитель луча с тремя входами и тремя выходами, известный как триттер.

Возможность, что все фотоны выйдут через различные выходы, зависит от двух главных параметров: различимости фотонов и так называемой триадной фазы, которая не равна нулю, лишь в случае если три фотона частично, но не всецело различимы, в отличие от обстановки с двумя частицами. Изменяя время прихода фотонов и их поляризацию, авторы имели возможность оказывать влияние на различимость фотонов и их триадную фазу независимо. Они взяли сходные с первой группой результаты: возможность прихода всех трех фотонов зависела синусоидально от триадной фазы, тогда как возможность попадания двух фотонов была постоянной.

Переход от двухфотонных состояний к трехфотонным может показаться не весьма впечатляющим результатом, но это начало пути по созданию мультифотонных состояний, как разрешающих изучить новые нюансы квантовой механики, так и возможно приводящих к новым применениям. К практическим областям, где подобные разработки смогут применяеться, возможно отнести квантовые вычисления и квантовую криптографию.

Физика: подготовка к ЕГЭ. Волновая оптика


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: