
如果您想看到一包称为光子的光包,则必须销毁它。任何在光的存在下拾取的设备都必须吸收其能量,并随着光子的光子。至少,这就是科学家到目前为止的想法。
在德国的Max Planck量子光学研究所,研究人员找到了一种检测单个可见光光子而不“触摸”它们并失去光子本身的方法。
这项工作在11月14日的《科学快报》杂志上详细介绍,对量子计算设备和通讯。在普通的计算机中,电子的存在 - 当前 - 编码逻辑电路中的位。能够保持光子周围,同时仍能检测到它们意味着可以以类似的方式使用光子。 [古怪物理:自然界中最酷的小颗粒这是给出的
“我们可以在光子和原子,“该研究的物理学家兼合着者斯蒂芬·里特(Stephan Ritter)告诉生命科学。在任何计算机大门中逻辑电路,哪个控制功能,例如和或不在计算机的大脑中。
其他人则发现没有破坏光子,最著名的是巴黎的法国的塞尔格·哈罗什(Serge Haroche),他赢得了诺贝尔奖2012年取得成就。但是,他检测到包含微波波长的光子。 Max Planck团队检测到可见光光子,这对于量子通信更有用。
看到光子
要查看光子,Ritter和他的同事,Andreas Reiserer和Gerhard Rempe被困rubidium的单个原子在一个空腔中,侧面只有半毫米,侧面有镜子。原子在两个州。在一个中,它与腔体共鸣或“耦合” - 人们可以认为它们彼此之间会振动。在另一个状态下,它不是 - 原子与腔和传入光子都“不合适”。原子和亚原子颗粒受量子力学规则的控制,这使rubidium原子一次都在两种状态。
然后,他们发射了激光脉冲,平均而言,其中的光子不到一个光子。当光子到达腔体时,它要么会继续内部并直接反射,要么只会从腔体弹起,永远不会进入 - 如果原子耦合到腔体,则会发生这种情况。关键是每个结果后的原子状态存在差异。他们确认光子第二次与普通检测器一起从腔体反射。
光子没有直接与原子相互作用,但确实改变了原子的阶段 - 其与腔的共鸣的时机。科学家可以使用叠加态之间的差异 - 当原子立即处于两个状态时 - 以及原子的测量阶段来计算光子是否进入腔。这样,他们就“看到”了光子而不会破坏它,而不会触摸它。
光子Qubits
并非“触摸”光子也意味着从未观察到某些量子性能,并保留它们。未观察到的光子可以处于“叠加”状态 - 其任何一种称为自由度的量子特性都可以同时具有多个值。观察光子迫使它是一个或另一个。例如,如果光子在水平或垂直方面是极化的,则不可能知道在观察到光子之前。在量子力学中,这意味着光子可以在两种状态下,直到测量并具有确定的值为止。 [量子纠缠的工作方式(信息图)这是给出的
此功能对于量子计算设备很重要。量子计算机之所以强大,是因为它们中的位(称为Qubits)可以同时为1和0,而普通的计算机必须将其位依次设置为1或0。本质上,量子计算机可以同时在许多状态下,加速计算,例如质量数。
如果光子正在编码量子,观察光子直接会破坏其叠加状态,从而使其充当量子的能力。但是,可能需要检测到光子到达网络中的某个位置。里特说:“假设您将量子置于两极分化中。” “检测光子的存在并没有告诉您其极化。”
但是,通过间接测量光子的状态,可以看到光子而不会破坏量子状态(或光子),并使用不同的量子状态(例如极化)来存储Qubits。
展望未来,里特(Ritter)表示,他的小组计划致力于提高检测的效率 - 到目前为止,他们可以检测到释放的光子的74%。将几个探测器串在一起将改善这一点 - 最终将得到一个检测器,该检测器可以比当前可用的光子更好地获取单个光子。
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