Nová metoda na výrobu samostatných fotonů může pomoci ve studiu kvantové fyziky

01. 08. 2018

Kvantová fyzika Částicová fyzika

Samostatné fotony se hodí pro studování kvantových efektů nebo fungující kvantový počítač. Jejich příprava však nebyla nikdy snadná, proto vědci uvítali demonstraci nové metody, díky které lze emitovat proud samostatných fotonů. Oproti běžné metodě využívá ta nová polarizovaného laseru, což umožňuje snadnější výrobu většího množství samostatných fotonů. Studie popisující nový postup byla publikována v magazínu Physical Review Letters.

Oblak rubidia a fotony

Ilustrace experimentu, při kterém přichází zprava fotony do oblaku atomů ultrachladného rubidia. V něm dochází k provázání fotonů a atomů, kdy vznikají částice polaritony, které se mohou spojovat do molekul. V levé části fotony opouštějí oblak a oddělují se od polaritonů, zůstávají však vázané do dvojic nebo trojic.

Image credit: LF.cz

Fotony jsou částice světla, které se v běžném prostředí vyskytují ve velkém množství a společně tvoří paprsek světla nebo jiné formy elektromagnetického záření. Pokud se ale foton ocitne samostatný, vyvstávají na povrch jeho kvantové charakteristiky jako je spin nebo kvantové provázání. Ty lze následně využít při šifrování nebo výpočtech ve kvantových počítačích.

Dosavadní postup
Laser je namířen do dutiny, ve které se nachází jeden velký atom označovaný jako kvantová tečka. Světlo laseru se v dutině odráží od stěn dokud nenarazí do atomu, což excituje elektron, který při následném dopadu vyvolá jediný foton. Problém tohoto přístupu tkví zejména v tom, že se jakékoliv zbytkové světlo z laseru míchá s nově vytvořeným fotonem.

Nový postup
Běžný laser je v novém postupu nahrazen polarizovaným paprskem, díky tomu nedochází k mísení původních fotonů v paprsku s nově vytvořenými nepolarizovanými samostatnými fotony.