Forskning producerer intense lysstråler med kvantekorrelationer

Egenskaberne ved kvantetilstande af lys er allerede udnyttet af så meget sofistikerede avancerede teknologier som de seneste følsomhedsopgraderinger til LIGO, Laserinterferometer Gravitations-Wave Observatorium, indsat til at detektere gravitationsbølger siden september 2015, eller de krypteringsnøgler, der bruges til satellitsikkerhed ombord.

Begge løsninger bruger krystaller som støjfrie optiske forstærkere. Imidlertid, brugen af ​​atomdampe er blevet betragtet som et mere effektivt alternativ, der øger tilgængeligheden af ​​ikke-klassiske lystilstande.

"Vi viser, at oscillatorer baseret på disse atomforstærkere kan generere intense lysstråler med kvantekorrelationer, "sagde Marcelo Martinelli, en forsker ved University of São Paulo's Physics Institute (IF-USP). Martinelli er medforfatter til en artikel publiceret i Fysisk gennemgangsbreve beskriver de hidtidige resultater af et tematisk projekt, som han er hovedforsker for, og som støttes af São Paulo Research Foundation - FAPESP.

Både krystaller og atomdampe kan bruges til at producere kvantkorrelerede par lysstråler. At undersøge disse kilders adfærd er en udfordring. Lysets opførsel under et bestemt niveau af magt ligner lysets frembringelse af en pære. Over en bestemt tærskel, dens egenskaber ligner en laser. "Det er som om krystaller eller atomdamp konverterede lyset fra en lampe til laserlys. Det er lettere at undersøge denne overgang i atommediet end det krystallinske medium, da der kan dannes mere intense stråler i et atommedium, "Sagde Martinelli.

Optiske hulrum bruges til dette formål. Kontrol af hulrumsgeometri og atomdamptemperatur, Martinelli og samarbejdspartnere var i stand til at producere fotonkobling i mere åbne hulrum.

"Dette gav to fordele i sammenligning med de gamle krystalbaserede hulrum-mere kvanteeffektivitet, så antallet af fotoner, der leveres af outputvinduet, let oversteg antallet af fotoner, der mistede miljøet, og en chance for at undersøge mere subtile detaljer om overgangen mellem lys med heterogene frekvenser og produktion af intense laserlignende stråler. Det var som om vi havde åbnet et vindue til faseovergangens kvantedynamik, "Sagde Martinelli.

Potentielle applikationer omfatter metrologi med høj præcision med manipulation af kvantestøj i lys og informationskodning via kvanteindvikling.