Sadece tek bir fotonu yakalamakla kalmaz, aynı zamanda bir fotonu bulun, işleyin ve saklayın!
Kuantum optiği, ışık ve maddenin etkileşimini mikroskobik düzeyde inceler. 2001 yılından bu yana üç ödül de dahil olmak üzere Nobel Ödülü'nü kazandı ve bilim camiasının en ünlü bazılarına verildi. Bununla birlikte, bu olgun alanda bile, bazı ilginç fizik hala büyük ölçüde keşfedilmemiş durumda. Viyana Teknoloji Üniversitesi, Duke Üniversitesi, Palermo Üniversitesi ve İtalya'daki CNR Nanobilim Enstitüsü'nden ve ABD Enerji Bakanlığı Brookhaven Ulusal Laboratuvarı'ndan uluslararası bir bilim insanı ekibi, yeni bir foton yakalama yöntemi duyurdu.
Bu yöntem bir fotonu bulup depolayabilir, karmaşık fiziksel olayları çözmek ve tek bir fotonun kuantum durumunu değiştirmek için başka bir seçenek sunar.Araştırma sonuçları yakın zamanda Physical Review Letters'da yayınlandı. Fang Yaolong (Leo), Brookhaven Hesaplamalı Bilim Projesi'nin Kuantum Hesaplama Grubu'nda hesaplamalı bilim asistanı ve bu makalenin yazarlarından biridir. Bununla birlikte, bağlı durum genellikle sistemin sürekliliği dışında sürekli enerji spektrumundan ayrılır. Bu, süreklilikteki (BIC) bağlı durumu, incelenmesi ilginç ve zor bir fiziksel fenomen haline getirir. Aslında Fang Yaolong, sürekliliğin (BIC) birçok bilim ve mühendislik alanında aktif bir araştırma konusu olduğuna dikkat çekti.
Bazı atomik dalga kılavuzu cihazlarında (tek boyutlu bir optik kanalın atomlara güçlü bir şekilde bağlandığı bir test yatağı), bir süreklilik (BIC) oluşturmak için toplu bir ışık ve madde uyarımı olabilir. Bu bilgiyle donanmış olan araştırmacılar, daha önce yalnızca kendi kendini aydınlatan emisyon yoluyla elde edilebileceği düşünülen sürekliliği (BIC) harekete geçirmek için yeni bir yöntem geliştirdiler. Ortamdaki ışığın yayılmasını kontrol etmesi gereken geleneksel yöntemlerin aksine, bu, ışık hızını yavaşlatmadan tek tek fotonları yakalamak için yeni bir yöntem sağlar. Fang Yaolong şunları söyledi: Francisco (makalenin ortak yazarı) ilk kez sürekliliğin (BIC) fikirlere ilham vermesine izin vermeyi önerdiğinde, biraz şüpheliydim. Ancak, oturup dikkatlice analiz ettiğimizde, onun haklı ve gerçekten yararlı olduğunu gördük!
- Tek boyutlu bir dalga kılavuzuna bağlı iki uzak kübit arasında BIC'yi uyarın: Kübitler birden fazla yarı rezonans dalga boyuyla ayrıldığında BIC'in var olmasına izin veren bir sistemin şematik diyagramı. Resim: Brookhaven Ulusal Laboratuvarı
Araştırma ekibi, sürekliliği bir çift uzak atoma bağlı açık bir dalga kılavuzu da dahil olmak üzere iki test teçhizatında değerlendirdi. Sürekliliği harekete geçirmek için iki önemli faktöre ihtiyaç vardır: çok tonlu bir dalga paketi ve önemli bir zaman gecikmesi. Zaman gecikmesi ve dalga parametrelerinin uygun şekilde tasarlanmasıyla, iki fotonun yayılabileceği ve bir fotonu yakalama olasılığının% 80'i aştığı bulunmuştur. Teoride parametreleri iyileştirerek mükemmel bir yakalama mümkündür. Bu sonuç, doğrusal olmayan sistemlerde kuantum dinamiklerini incelemek için alternatif bir örnek sağlar. Buna karşılık, bu, kuantum çok cisim fiziğini içeren, sistemlerin birçok kuantum mekanik olarak etkileşen parçacıklardan oluştuğu çok çeşitli araştırma alanları için bilgi sağlayabilir.
Tuzağı maksimize etmek için sınırlı bir zaman gecikmesi olmalıdır Bu yaklaşımın değeri, kuantum depolamaya, ağa ve hesaplamaya fayda sağlayabilmesidir. Örneğin, kuantum bilgisayarların fotonları depolaması ve gerektiğinde bunları alması gerekir. Fotonlar ışık hızında hareket ettikleri ve durdurulamadıkları için, depolanabilmeleri için yavaşlatılmaları gerekir. Artık fotonları depolamak için yeni, doğrulanabilir bir mekanizma var. Ekibin foton saçılım çalışması da farklıdır çünkü Markov dışı dinamiklerden etkilenir ve önceki durumun bir sistemdeki sonraki durumu nasıl etkilediğinden dolayı çözülmesi zor olabilir. Mikrodalgalar ve lazerler, atomik, moleküler ve optik fizik gibi tüm optik sistemlerden optik mekaniğe kadar, insanlar genellikle Markov dışı fizikle ilgilenirler.Tipik bir özellik, saf üstel zayıflamadan sapmadır.
Zaman gecikmeli birçok cisim etkisinin incelenmesinde büyük teknik zorluklar vardır.Çalışma, gecikmeli etkilere sahip Markov dışı dinamiklerde, benzer fiziksel özelliklere sahip bir model sistem ortaya koymaktadır.Model sistem, fizik yapmak için sayısal olarak çözülebilir. Bu sistemlerde neler olduğunu çıkarın ve inceleyin. Sonunda, kuantum bilgisayarlar için çift kübitlik bir dolanma kapısı oluşturmak ve hatta kuantum ağları aracılığıyla uzun mesafeli iletişimi öngörmek gibi süreklilik (BIC) kullanma potansiyeli harika. Sürekliliği uyararak, kuantum ağındaki iki uzak düğüm arasında sınırlı bir dolanma oluşturulabilir. Diğer işler ve yeni ortaya çıkan bilimsel alanlar için etkili çözümler sağlamanın birçok yolu vardır.
