Kvantesensor til fotoner

En fotodetektor konverterer lys til et elektrisk signal, får lyset til at gå tabt. Forskere ledet af Tracy Northup ved University of Innsbruck har nu bygget en kvantesensor, der kan måle lyspartikler ikke-destruktivt. Det kan bruges til yderligere at undersøge lysets kvanteegenskaber.

Fysiker Tracy Northup forsker i øjeblikket i udviklingen af ​​kvanteinternet ved universitetet i Innsbruck. Den amerikanske borger bygger grænseflader, som kvanteinformation kan overføres fra stof til lys og omvendt. Over sådanne grænseflader, det forventes, at kvantecomputere over hele verden vil kunne kommunikere med hinanden via fiberoptiske linjer i fremtiden. I deres forskning, Northup og hendes team på Institut for Eksperimentel Fysik har nu demonstreret en metode, hvormed synligt lys kan måles ikke-destruktivt. Udviklingen følger Serge Haroches arbejde, som karakteriserede mikrobølgefelters kvanteegenskaber ved hjælp af neutrale atomer i 1990'erne og blev tildelt Nobelprisen i fysik i 2012.

I arbejde ledet af postdoc Moonjoo Lee og ph.d. studerende Konstantin Friebe, forskerne placerer et ioniseret calciumatom mellem to hule spejle, gennem hvilke synligt laserlys ledes. "Ionen har kun en svag indflydelse på lyset, "forklarer Tracy Northup." Kvantemålinger af ion tillader os at lave statistiske forudsigelser om antallet af lyspartikler i kammeret. "Fysikerne blev støttet i deres fortolkning af måleresultaterne af forskningsgruppen ledet af Helmut Ritsch, en Innsbruck kvanteoptiker fra Institut for Teoretisk Fysik. "Man kan i denne sammenhæng tale om en kvantesensor for lyspartikler", opsummerer Northup, som har haft et Ingeborg Hochmair -professorat ved universitetet i Innsbruck siden 2017. En anvendelse af den nye metode ville være at generere specielle skræddersyede lysfelter ved at indføre måleresultaterne tilbage i systemet via en feedback -loop, dermed fastslå de ønskede tilstande.

I det aktuelle arbejde i Fysisk gennemgangsbreve , forskerne har begrænset sig til klassiske tilstande. I fremtiden, denne metode kunne også bruges til at måle kvantetilstande af lys. Arbejdet blev støttet økonomisk af den østrigske videnskabsfond FWF og Den Europæiske Union, blandt andre.