Un fotorilevatore converte la luce in un segnale elettrico, facendo perdere la luce. I ricercatori guidati da Tracy Northup dell'Università di Innsbruck hanno ora costruito un sensore quantistico in grado di misurare le particelle di luce in modo non distruttivo. Può essere usato per studiare ulteriormente le proprietà quantistiche della luce.

La fisica Tracy Northup sta attualmente conducendo ricerche sullo sviluppo di Internet quantistico presso l'Università di Innsbruck. Il cittadino americano costruisce interfacce con le quali l'informazione quantistica può essere trasferita dalla materia alla luce e viceversa. Su tali interfacce, si prevede che in futuro i computer quantistici di tutto il mondo saranno in grado di comunicare tra loro tramite linee in fibra ottica. Nella loro ricerca, Northup e il suo team presso il Dipartimento di Fisica Sperimentale hanno ora dimostrato un metodo con cui la luce visibile può essere misurata in modo non distruttivo. Lo sviluppo segue il lavoro di Serge Haroche, che ha caratterizzato le proprietà quantistiche dei campi a microonde con l'aiuto di atomi neutri negli anni '90 ed è stato insignito del Premio Nobel per la Fisica nel 2012.

Nel lavoro condotto dal postdoc Moonjoo Lee e Ph.D. studente Konstantin Friebe, i ricercatori posizionano un atomo di calcio ionizzato tra due specchi cavi attraverso i quali viene guidata la luce laser visibile. "Lo ione ha solo una debole influenza sulla luce, " spiega Tracy Northup. "Le misurazioni quantistiche dello ione ci permettono di fare previsioni statistiche sul numero di particelle luminose nella camera." I fisici sono stati supportati nella loro interpretazione dei risultati della misurazione dal gruppo di ricerca guidato da Helmut Ritsch, un ottico quantistico di Innsbruck del Dipartimento di Fisica Teorica. "Si può parlare in questo contesto di un sensore quantistico per particelle di luce", riassume Northup, che dal 2017 ricopre una cattedra di Ingeborg Hochmair presso l'Università di Innsbruck. Un'applicazione del nuovo metodo sarebbe quella di generare speciali campi luminosi su misura reimmettendo i risultati della misurazione nel sistema tramite un circuito di feedback, stabilendo così gli stati desiderati.

Nel lavoro attuale in Lettere di revisione fisica , i ricercatori si sono limitati agli stati classici. Nel futuro, questo metodo potrebbe essere utilizzato anche per misurare gli stati quantistici della luce. Il lavoro è stato sostenuto finanziariamente dall'Austrian Science Fund FWF e dall'Unione Europea, tra gli altri.