Gli scienziati dell'Università di Paderborn hanno utilizzato un nuovo metodo per determinare le caratteristiche degli stati quantistici ottici. Per la prima volta stanno utilizzando determinati rilevatori di fotoni, dispositivi in grado di rilevare singole particelle di luce, per il cosiddetto rilevamento omodino.
La capacità di caratterizzare gli stati quantistici ottici rende il metodo uno strumento essenziale per l'elaborazione delle informazioni quantistiche. La conoscenza precisa delle caratteristiche è importante, ad esempio, per l'uso nei computer quantistici. I risultati sono stati ora pubblicati in Optica Quantum.
"Il rilevamento dell'omodina è un metodo spesso utilizzato nell'ottica quantistica per studiare la natura ondulatoria degli stati quantistici ottici", spiega Timon Schapeler del gruppo di lavoro "Mesoscopic Quantum Optics" di Paderborn presso il Dipartimento di Fisica.
Insieme al Dr. Maximilian Protte ha utilizzato questo metodo per studiare le cosiddette variabili continue degli stati quantistici ottici. Ciò coinvolge le proprietà variabili delle onde luminose. Questi possono essere, ad esempio, l'ampiezza o la fase, cioè il comportamento di oscillazione delle onde, che sono importanti, tra le altre cose, per la manipolazione mirata della luce.
Per la prima volta, i fisici hanno utilizzato per le misurazioni rilevatori di fotoni singoli nanofili superconduttori (SNSPD), attualmente i dispositivi più veloci per il conteggio dei fotoni. Con la loro speciale configurazione sperimentale, i due scienziati hanno dimostrato che un rilevatore omodino con SNSPD ha una risposta lineare al flusso di fotoni in ingresso. Tradotto questo significa che il segnale misurato è proporzionale al segnale in ingresso.
"In linea di principio, l'integrazione di rilevatori superconduttori a fotone singolo offre molti vantaggi nell'area delle variabili continue, non ultima la stabilità di fase intrinseca. Questi sistemi hanno anche un'efficienza di rilevamento su chip quasi del 100%. Ciò significa che nessuna particella viene persa durante I nostri risultati potrebbero consentire lo sviluppo di rilevatori omodini altamente efficienti con rilevatori sensibili a un singolo fotone", afferma Schapeler.
Lavorare con variabili continue di luce apre nuove ed entusiasmanti possibilità nell'elaborazione delle informazioni quantistiche oltre i qubit, le consuete unità di calcolo dei computer quantistici.
Ulteriori informazioni: Maximilian Protte et al, Rilevamento omodino bilanciato a basso rumore con rilevatori di fotoni singoli nanofili superconduttori, Optica Quantum (2023). DOI:10.1364/OPTICAQ.502201
Fornito dall'Universität Paderborn
