Фотоны света, эти крохотные частички, служат для переноса инфы в большинстве квантовых вычислительных систем, и для того, чтоб пользоваться информацией, содержащейся в фотонах, требуется разработка детектирования и измерения характеристик единичного фотона. Все такие технологии, которые имеются в распоряжении ученых, основаны на процессе поглощения фотона материалом сенсора, что приводит к разрушению самого фотона и заключенной в нем инфы. Но в статье, размещенной в журнальчике Science от 5 ноября 2013 года, ученые из Института квантовой оптики Макса Планка, Германия, обрисовали новейший способ детектирования единичных фотонов методом отражения этого фотона ядром атома определенного вещества, находящегося в состоянии квантовой суперпозиции.
Атомное ядро, находящееся в состоянии квантовой суперпозиции, это ядро атома определенного материала, которое при помощи действия наружного фактора, магнитного поля либо света лазера, находится в неповторимом состоянии, сходу в 2-ух энергетических состояниях. Это ядро атома может вращаться сразу в 2-ух обратных направлениях, либо, как было изготовлено в описываемом опыте, либо находиться в 2-ух разных электрических энергетических состояниях.
Когда фотон света сталкивается с ядром, находящимся в состоянии неуравновешенной квантовой суперпозиции, действие от столкновения изменяет квантовое состояние ядра атома в ту либо иную сторону, а это изменение, в свою очередь, быть может записанно и измерено массой разных методов, имеющихся в распоряжении ученых. Но самым увлекательным является тот факт, что фотон света не поглощается ядром атома, он отражается от него, изменяя только направление собственного движения, при всем этом все другие характеристики фотона, равно как и записанная в нем информация, остаются постоянными. Это дозволяет произвести несколько повторных схожих измерений, позволяющих во много раз прирастить точность и надежность считывания инфы.
Таковой «недеструктивный» способ детектирования единичных фотонов и измерения их характеристик быть может применен во огромном количестве самых разных областей науки и техники. Но самым принципиальным направлением внедрения этого способа, непременно, является область квантовых вычислений. Благодаря этому способу станет вероятной реализация атомов-детекторов фотона, которые будут выступать и в роли квантовых битов, кубитов, выполняющих роль ячеек квантовой памяти и логических частей, выполняющих обработку квантовой инфы.
Полностью возможно, что технологию неразрушающего детектирования фотонов получится соединить с технологией сотворения квантовых битов, способных держать в сохранности квантовую информацию весьма долгое время при обычной температуре окружающей среды. А если прорывы в области квантовых технологий будут и далее происходить таковыми же темпами, как и в крайнее время, то весьма скоро по сопоставлению с новенькими квантовыми индивидуальными компами и телефонами сегодняшние цифровые электрические устройства будут смотреться кое-чем наподобие старых канцелярских счет с костяшками либо простых механических арифмометров.
Источник:
