Onientistas revelam detecção quântica óptica inovadora

Pesquisadores da Universidade de Paderborn desenvolveram um novo método para analisar estados quânticos ópticos com detecção homódina, avançando significativamente a tecnologia de computação quântica. (Conceito do artista). Crédito: SciTechDaily.com

Pesquisadores da Universidade de Paderborn usaram um novo método para determinar as características dos estados quânticos ópticos, ou seja, baseados na luz. Pela primeira vez, eles estão usando certos

fóton

Um fóton é uma partícula de luz. É a unidade básica da luz e de outras radiações eletromagnéticas e é responsável pela força eletromagnética, uma das quatro forças fundamentais da natureza. Os fótons não têm massa, mas têm energia e momento. Eles viajam à velocidade da luz no vácuo e podem ter diferentes comprimentos de onda, que correspondem a diferentes cores de luz. Os fótons também podem ter energias diferentes, que correspondem a diferentes frequências de luz.

" dados-gt-translate-attributes="[{["atributo":"data-cmtooltip", "formatar":"HTML"]" tabindex="0" role="link">fóton detectores – dispositivos que podem detectar partículas de luz individuais – para a chamada detecção homódina. A capacidade de caracterizar estados quânticos ópticos torna o método uma ferramenta essencial para o processamento de informações quânticas. O conhecimento preciso das características é importante para uso em computadores quânticos, por exemplo. Os resultados já foram publicados na revista especializada Ótica Quântica. “A detecção homodina é um método frequentemente usado em óptica quântica para investigar a natureza ondulatória dos estados quânticos ópticos”, explica Timon Schapeler, do grupo de trabalho de Óptica Quântica Mesoscópica de Paderborn, no Departamento de Física. Juntamente com o Dr. Maximilian Protte, ele usou o método para investigar as chamadas variáveis ​​contínuas dos estados quânticos ópticos. Isso envolve as propriedades variáveis ​​das ondas de luz. Podem ser, por exemplo, a amplitude ou a fase, ou seja, o comportamento de oscilação das ondas, que são importantes para a manipulação direcionada da luz, entre outras coisas.

Avanço na detecção de fótons

Pela primeira vez, os físicos usaram detectores de fóton único de nanofios supercondutores para as medições – atualmente os dispositivos mais rápidos para contagem de fótons. Com sua configuração experimental especial, os dois cientistas mostraram que um detector homódino com detectores supercondutores de fóton único tem uma resposta linear ao fluxo de fótons de entrada. Traduzido, isso significa que o sinal medido é proporcional ao sinal de entrada. “Em princípio, a integração de detectores supercondutores de fóton único traz muitas vantagens na área de variáveis ​​contínuas, entre elas a estabilidade intrínseca de fase. Esses sistemas também têm quase 100% de eficiência de detecção no chip. Isto significa que nenhuma partícula é perdida durante a detecção. Nossos resultados podem permitir o desenvolvimento de detectores homódinos altamente eficientes com detectores sensíveis a fóton único”, diz Schapeler. Trabalhar com variáveis ​​contínuas de luz abre possibilidades novas e emocionantes no processamento de informações quânticas além dos qubits, as unidades de computação usuais dos computadores quânticos. Referência: “Detecção homódina balanceada de baixo ruído com detectores de fóton único de nanofios supercondutores” por Timon Schapeler, Tim J. Bartley, Maximilian Protte e Jan Sperling, 24 de fevereiro de 2024, Óptica Quantum. DOI: doi:10.1364/OPTICAQ.502201

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