Tiedemiehet avaavat oven "kvanttivalon" manipulointiin

Sydneyn,  Baselin, Ruhr-Universität Bochumin ja Leibnizin  yliopistojen tutkijat ovat osoittaneet kykynsä manipuloida ja tunnistaa pieniä määriä vuorovaikutuksessa olevia fotoneja korkealla korrelaatiolla.

"Tämä avaa oven ”kvanttivalon” manipuloinnille ja tällainen perustiede avaa tien kvanttitehostettujen mittaustekniikoiden ja fotonisen kvanttilaskennan edistykselle." sanoo tohtori Sahand Mahmoodian Sydneyn yliopistosta. Tapa, jolla valo on vuorovaikutuksessa aineen kanssa, kiehtoo edelleen tutkijoita.

Normaalisti fotonit eivät ole helposti vuorovaikutuksessa toistensa kanssa ja sitten kun sellaista halutaan asiat muuttuvat hankalaksi. Valoa voidaan käyttää mittaamaan pieniä etäisyyden muutoksia esimerkiksi interferometreillä mutta kvanttimekaniikan lait asettavat rajoja tällaisten laitteiden herkkyydelle.

Tohtori Natasha Tomm Baselin yliopistosta, kertoo: "Rakentamamme laite aiheutti niin voimakkaita vuorovaikutuksia fotonien välillä, että pystyimme havaitsemaan eron yhden fotonin ja sen kanssa vuorovaikutuksessa olevien kahden fotonin välillä." "Havaitsimme, että yksi fotoni viivästyi pidempään verrattuna kahteen fotoniin.

Tämän todella vahvan fotoni-fotoni -vuorovaikutuksen ansiosta nämä kaksi fotonia lomittuvat niin kutsuttuun kahden fotoniin sitoutuneen tilan muotoon." Tällaisella kvanttivalolla on se etu, että sillä voidaan periaatteessa tehdä herkempiä mittauksia paremmalla resoluutiolla käyttäen vähemmän fotoneja.

Tämä voi olla tärkeää biologisen mikroskopian sovelluksissa, kun suuret valonvoimakkuudet voivat vahingoittaa näytteitä ja kun havaittavat piirteet ovat erityisen pieniä. "Osoittamalla, että pystymme tunnistamaan ja manipuloimaan fotoniin sitoutuneita tiloja, olemme ottaneet tärkeän ensimmäisen askeleen kohti kvanttivalon hyödyntämistä käytännön tarkoituksiin", tohtori Mahmoodian sanoo.

"Seuraavat vaiheet tutkimuksessani ovat nähdä, kuinka tätä lähestymistapaa voidaan käyttää tuottamaan valon tiloja, jotka ovat hyödyllisiä vikasietoisessa kvanttilaskennassa, jota harjoittavat monimiljoonaiset yritykset, kuten PsiQuantum ja Xanadu." Tohtori Tomm sanoi: "Tämä kokeilu on kaunis, ei vain siksi, että se vahvistaa perustavanlaatuisen vaikutuksen - stimuloidun emission - äärirajoillaan, mutta se edustaa myös valtavaa teknistä askelta kohti edistyneitä sovelluksia."

"Voimme soveltaa samoja periaatteita kehittääksemme tehokkaampia laitteita, jotka antavat meille fotoniin sitoutuneita tiloja. Tämä on erittäin lupaavaa sovelluksille useilla eri aloilla: biologiasta edistyneeseen tuotantoon ja kvantti-informaation käsittelyyn." 

Aiheesta aiemmin:

Kvanttivalon värin muuttaminen sirulla

Kvanttivaloa ja kvanttipisteitä