Разработан новый способ генерации фотонов в связанных состояниях

Ученые из Германии и Великобритании научились создавать пары фотонов со связанными квантовыми состояниями с помощью атома рубидия, удерживаемого внутри оптического резонатора. Полученные результаты могут использоваться при создании систем обработки данных в квантовых компьютерах.

Пары фотонов со связанными квантовыми состояниями представляет собой уникальную квантовомеханическую систему – если произвести измерения над одним фотоном из пары, то можно точно предсказать, каким будет результат измерения над другим фотоном, не зависимо от того, насколько они разнесены в пространстве. Некоторые физики считают, что пары фотонов со связанными квантовыми состояниями могут использоваться для создания квантового компьютера, представляющего собой оптическую систему, в которой фотоны будут двигаться от одной узловой точки к другой, где будут совершаться логические операции.

Роль узловых точек могут выполнять атомы, удерживаемые стоячей световой волной в оптическом резонаторе. До сих пор ученым удавалось получать с помощью таких атомов только фотоны, квантовомеханически связанные с самими атомами. Д-ру Герхарду Ремпе (Gerhard Rempe) и его коллегам из института Макса Планка и Оксфордского университета удалось создать пару пары фотонов со связанными квантовыми состояниями, причем с помощью одного атома, сообщает PhysicsWeb.

В ходе эксперимента атом, удерживаемый внутри оптического резонатора, облучался лазерным импульсом, в результате чего происходило испускание фотона, связанного с атомом. Через 1 мкс атом облучался вторым лазерным импульсом и испускал второй фотон. При этом происходила передача связи от атома второму фотону, в результате чего фотоны образовывали пару со связанными квантовыми состояниями.

Образовавшиеся фотоны могут в свою очередь провзаимодействовать с двумя другими атомами, что приведет к образованию квантовомеханической связи пары атомов. Как утверждает д-р Ремпе, на основе этого эффекта может быть создан квантовый репитер – важный компонент квантового компьютера.

Ученым удалось добиться вероятности образования связанных пар фотонов, равной 1,3%. В настоящее время физики пытаются улучшить локализацию атома внутри резонатора, что по мнению д-ра Ремпе должно привести к повышению эффективности работы системы.