Fotoniparit ovat herkempiä pyörimiselle kuin yksittäiset fotonit.

Käsitteellinen kuva, jossa näkyy sisääntulofotonit ryhmiteltyinä kaksifotonirakenteeseen, joka tulee näkyviin myöhemmällä valinnalla kahdessa fotonissa, jotka esiintyvät rinnakkain samassa poikittaisasemassa. Luotto: Markus Hiekkamäki / Tampereen yliopisto.

Valon kvanttitilat ovat mahdollistaneet uudet optiset ilmaisumenetelmät, esimerkiksi etäisyyden tai sijainnin mittaamiseen, joiden tarkkuudet ovat mahdottomia saavuttaa klassisilla valonlähteillä, kuten lasereilla. Kvanttimetrologian ala on nyt saanut lisäpotkua, kun suomalaisten ja kanadalaisten tutkijoiden ryhmä osoitti, että monimutkaisiin tilarakenteisiin sotkeutumaan suunnitelluilla fotoneilla on kvanttiilmiöiden ansiosta etua pienimpien pyörien havaitsemisessa. Uusi menetelmä mahdollistaa tarkemman mittauksen kuin mitä tavanomaisin keinoin voitaisiin saavuttaa.

Kvanttimetrologian alalla tutkijat kehittävät uusia mittausjärjestelmiä, jotka hyötyvät kvanttiominaisuuksista ja ovat tarkempia ja herkempiä kuin klassiset perinteiset menetelmät. Tampereen yliopiston ja Kanadan kansallisen tutkimusneuvoston tutkijat ovat nyt osoittaneet, kuinka yksinkertaisella ja tehokkaalla tekniikalla, nimeltään kaksifotoniset N00N-tilat, voidaan luoda avaruudellisesti rakenteellisia valon kvanttitiloja, jotka voivat mennä pidemmälle. klassisesta rajasta. liikevaihtoa arvioitaessa. Tulokset julkaistaan ​​arvostetussa lehdessä Physical Review Letters.

“Kokeelliset tulokset osoittavat yksinkertaisen mutta tehokkaan tavan mukauttaa kahden fotonin kvanttitiloja ja lupaavat sovelluksille, jotka voivat saavuttaa korkean mittaustarkkuuden.

Menetelmämme yksinkertaisuus avaa tavan luoda nykyteknologioilla klassisen estimointirajan ylittävä mittausjärjestelmä”, selittää tohtoritutkija ja johtava kirjoittaja Markus Hiekkamäki.

Mittaustarkkuus absoluuttisella kvanttirajalla

Menetelmässä käytetään perustavanlaatuista kvanttiominaisuutta eli kahden fotonin välistä interferenssiä, jota usein kutsutaan fotoniklusteriksi. Toisin kuin yleisempi fotonien ryhmittely samalla fyysisellä polulla, uusi järjestelmä johtaa ryhmittymiseen samassa tilarakenteessa.

“Meidän tapauksessamme kvanttihäiriö johtaa kahden fotonin sotkeutuneeseen tilaan. Toteutetun tilan kvanttiluonteen vuoksi kietoutunut fotonipari tarjoaa paremman mittaustarkkuuden verrattuna samaan tilamuotoon, joka on painettu samalla määrällä yksittäisiä fotoneja. “. fotoneilla tai laservalolla. Vastaintuitiivisella kvanttivasteella pystyimme osoittamaan, että mittaustarkkuudet on mahdollista saavuttaa absoluuttisella kvanttirajalla”, sanoo apulaisprofessori Robert Fickler, Tampereen yliopiston Experimental Quantum Optics -ryhmän johtaja.

Rotaatiomittausten lisäksi menetelmä mahdollistaa suuren joukon erilaisia ​​kvanttitiloja poikittaistilamoodille. Siksi sitä voitaisiin käyttää myös monien erityyppisten järjestelmien mittauksissa sekä monifotonisten valon kvanttitilojen perustesteissä.

Osoitettuaan rotaatioarvioinnin edun tutkijat aikovat nyt käyttää menetelmää tuodakseen uutta valoa toiseen aaltojen perustavanlaatuiseen ominaisuuteen, jota kutsutaan Gouy-faasiksi. Lisäksi he tutkivat, kuinka sitä voitaisiin laajentaa kvanttitehostetuille mittausmenetelmille useissa vapausasteissa.


Monimutkaiset fotonimuodot tulevaisuuden kvanttitekniikoiden ohjaamiseksi


Lisää tietoa:
Markus Hiekkamäki et al, Photonic angular superresolution using Twisted N00N states, Physical Review Letters (2021). DOI: 10.1103 / PhysRevLett.127.263601

Palvelun tarjoaa Tampereen teknillinen yliopisto

Lainaus: Fotoniparit ovat herkempiä kierroksille kuin yksittäiset fotonit (13. tammikuuta 2022) Haettu 14. tammikuuta 2022 osoitteesta https://phys.org/news/2022-01-photon-pairs-sensitive- rotations-photons.html

Tämä asiakirja on tekijänoikeuden alainen. Mitään osaa ei saa kopioida ilman kirjallista lupaa lukuun ottamatta reilua kaupankäyntiä yksityisiin opiskelu- tai tutkimustarkoituksiin. Sisältö on tarkoitettu vain tiedoksi.

Fotoniparit ovat herkempiä pyörimiselle kuin yksittäiset fotonit.

Source#Fotoniparit #ovat #herkempiä #pyörimiselle #kuin #yksittäiset #fotonit

Leave a Comment