İşığa əsaslanan kvant texnologiyalarını qurmaq üçün alimlər və mühəndislər fərdi və ya bir neçə dəfə foton yaratmaq və manipulyasiya etmək qabiliyyətinə ehtiyac duyurlar. Optik kvant kompüterində istifadə oluna biləcək belə kvant fotonik məntiq qapılarını qurmaq üçün yalnız bir neçə fotonun güclü və idarə olunan qarşılıqlı təsirinə imkan verən xüsusi mühit tələb olunur.

Bunu etmənin bir yolu, çətin olsa da, “bir ölçülü atom”, xüsusi fotonik vəziyyətlərin girişinə əsaslanan fotonları yayan cihazdır – tək fotonlar , foton cütləri , foton üçlüyü və s. Bir sözlə, bir foton süzgəci .

Bir ölçülü atom yaratmaq – onun bir ölçüsü gələn fotonun gəldiyi xəttdir – asan deyil. O, daxil olan fotonla zamanın 100%-i ilə qarşılıqlı əlaqədə olmalı, səs-küydən azad olmalı və birölçülü atomun foton və atomun yerli mühiti tərəfindən pozulduğu yerdə koherensdən azad olmalıdır.

Birlikdə bir superatom və ya dalğa bələdçisində emitent rolunu oynayan atomların ansambllarından istifadə edilmişdir. Başqa bir imkan boşluq kvant elektrodinamiği ilə təmin edilir – mikro boşluğa daxil edilmiş tək emitent. Daxili emitent atomlar kimi davranan atomlar, ionlar, molekullar və ya kvant nöqtələri ola bilər.

İsveçrə və Almaniyadan olan, Bazel Universitetindən Riçard Uorburtonun rəhbərlik etdiyi tədqiqat qrupu, araşdırmaları Physical Review Letters jurnalında dərc edilərək, kvant nöqtəsindən istifadə edərək belə bir foton qapısı qurdu .

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=8188791252&adk=1687169288&adf=1857921027&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1725351602&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2024-09-device-photon-states-quantum-optical.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiNy4wLjAiLCJ4ODYiLCIiLCIxMjguMC42NjEzLjExNCIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJDaHJvbWl1bSIsIjEyOC4wLjY2MTMuMTE0Il0sWyJOb3Q7QT1CcmFuZCIsIjI0LjAuMC4wIl0sWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTI4LjAuNjYxMy4xMTQiXV0sMF0.&dt=1725351601798&bpp=3&bdt=715&idt=555&shv=r20240828&mjsv=m202408280101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3D115dd7ab24f29971%3AT%3D1725350355%3ART%3D1725351549%3AS%3DALNI_Mb4HUkunVQ4SLlcQFYwSX7YcUGezQ&gpic=UID%3D00000ed2d67470b8%3AT%3D1725350355%3ART%3D1725350355%3AS%3DALNI_MaKBGicQZ1HLvpmn0jztfJx7BMFQA&eo_id_str=ID%3D938f1cb1871ca15e%3AT%3D1725350355%3ART%3D1725351549%3AS%3DAA-AfjaB5rAggLz7wStGWiH6QCPm&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=5622844231278&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1040&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=4&adx=447&ady=1723&biw=1903&bih=919&scr_x=0&scr_y=0&eid=44759876%2C44759927%2C44759842%2C31086547%2C31086552%2C31086590%2C31086638%2C42531705%2C44798934%2C95333411%2C95338226%2C95341533%2C95341663%2C95340284%2C95340844%2C95341515%2C95341519&oid=2&pvsid=4489158076362383&tmod=994287644&uas=0&nvt=3&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=1366%2C0%2C1366%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1040%2C1920%2C919&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=578

Yarımkeçirici nanokristallardan hazırlanmış kvant nöqtələri optik və elektron xassələri kvant mexanikasının qaydaları ilə idarə olunan nanometr ölçülü obyektlərdir . Bu xüsusi kvant nöqtəsi 20 nanometr enində idi və optik boşluğun iki əks etdirən divarı arasında yerləşərək effektiv şəkildə birölçülü atom yaradıb və boşluğun uzunluğunu idarə etməyə və dəyişdirməyə imkan verən cihazda yerləşdirilib.

Tək foton və ya çoxlu foton olan foton vəziyyətlərindən ibarət zəif lazer işığı yuxarıdan boşluğa daxil olur və kvant nöqtəsinə toxunur. Nöqtənin enerji səviyyələrində foton enerjisinə uyğun bir fərq varsa, kvant nöqtəsi onu udur. Bu halda, nöqtə daha sonra yuxarıdan əks olunan enerjinin bir fotonunu buraxır.

Ancaq yuxarıdan gələn foton vəziyyəti iki və ya daha çox fotondan ibarətdirsə, bu vəziyyətin kvant nöqtəsi ilə qarşılıqlı əlaqəsi dəyişir və çıxan vəziyyətin qütbləşməsi (elektrik sahəsinin istiqaməti) dəyişir. Nöqtənin üstünə yerləşdirilmiş qütbləşmə filtri (“ şüa ayırıcı ”) ilə əks olunan tək buraxılan fotonlar bir istiqamətdə keçir (port 1) və əks olunan multifoton vəziyyətləri başqa istiqamətdə (port 2) əks olunur.

Beləliklə, daxil olan şüa tək və çox fotonlu vəziyyətlərə ayrılır. Bir neçə fərqli fotonik vəziyyətdən ibarət bir mənbə kvant texnologiyaları, optik kompüter sxemləri və ya digər tətbiqlər üçün istifadə edilə bilən bir foton şüası ilə nəticələnir. Cihaz tək fotonlar üçün güzgü rolunu oynayır.

Təcrübədə qrup, daxil olan şüanın 99,2%-nin çox fotonlu vəziyyətlərə bölündüyünü və təmiz tək fotonların qaldığını aşkar etdi ki, bu da kvant nöqtə-optik boşluq qarşılıqlı təsirinin yüksək effektivliyini göstərir. İkinci dərəcəli korrelyasiya funksiyasının ölçülməsi – qeyri-xəttilik ölçüsü olan fotonların yığılmasının ölçüsü – 587 dəyəri ilə nəticələndi.

Tədqiqatçılar yazır: “Bizim məlumatımıza görə, bu, bu günə qədər müşahidə edilən qeyri-xəttiliyə görə ən böyük foton birləşməsidir.” Digər eksperimental qurğulardan əvvəlki ən yaxşı dəyər 20 idi.

Boşluğun konfiqurasiyası, quraşdırmada heç bir xarici dəyişiklik olmadan kvant nöqtəsini optik boşluğa nisbətən hərəkət etdirərək ötürülən işığın tənzimlənməsinə və manipulyasiyasına imkan verir. Bu, nöqtə və boşluq arasındakı əlaqəni dəyişdirir; ötürülən fotonların güclü dəstələri əslində anti-bunchingə dəyişdirilə bilər.

“Kvant nöqtəsi fotonların sayından asılı olaraq kökündən fərqli davranır” yazırlar. “Bu, böyük bir dəstəyə səbəb olur, çünki yalnız multifoton vəziyyətləri ötürülür.”

Müşahidə olunan foton nömrələri arasında ayrı-seçkilik tək foton səviyyəsində qarşılıqlı əlaqəyə imkan verir. Bu nəticələr iki və ya daha çox fotonun bir-birinə sıx bağlı olduğu fotonik bağlı vəziyyətlərin faydalı yaradılmasına səbəb ola bilər. Fotonlar adətən bir-biri ilə qarşılıqlı əlaqədə olmur, optik lif rabitəsi üçün faydalı xüsusiyyətdir. Lakin fotonlar arasında qarşılıqlı əlaqə klassik və kvant məlumat emalı kimi bəzi tətbiqlər üçün arzu edilir, lakin burada hazırlanmış kimi çox qeyri-xətti mühit tələb olunur.

Bu cür qeyri-xətti foton prosesləri artıq foton tezliyinin çevrilməsi, işığın gücləndirilməsi və işığın algılanması kimi tətbiqlərdə istifadə olunur. Bu cihaz tərəfindən yaradılan digər ekzotik foton halları idarə olunan şəraitdə bir çox bədən hadisələrini başa düşmək üçün faydalı ola bilər .

Daha çox məlumat: Natasha Tomm et al, Realization of a Coherent and Efficient One-Dimensional Atom, Physical Review Letters (2024). DOI: 10.1103/PhysRevLett.133.083602 . arXiv -də : DOI: 10.48550/arxiv.2402.12568

Jurnal məlumatı: Fiziki İcmal məktubları , arXiv