Международен екип от учени от Университета в Сидни и Университета в Базел  направиха пробив в квантовата физика, като манипулираха и идентифицираха малък брой фотони, взаимодействащи помежду си, чрез един изкуствен атом.

Изследването открива нови възможности за квантови технологии като квантова комуникация, изчисления, медицински изображения и метрология.

Учените са използвали квантова точка — наноразмерно устройство, което може да действа като изкуствен атом — за да създадат силни взаимодействия между фотоните. Квантовата точка е била свързана с две оптични кухини, които задържат светлината в малко пространство.

Чрез подаване на светлинни импулси към квантовата точка учените са я възбудили до състояние, при което тя може да излъчва или поглъща фотони от двете кухини. Те са могли да контролират също и броя и състоянието на фотоните, излъчвани от квантовата точка. Всичко това им е дало за първи път възможност да накарат двойки или тройки фотони да се държат като една квантова единица. Учените наричат това  манипулация на „квантова светлина“. Обикновените фотони не взаимодействат помежду си.

Изследването се основава на теорията на Айнщайн за стимулираното излъчване, която е в основата на изобретяването на лазерите. Стимулираното излъчване обаче досега бе наблюдавано само за голям брой фотони.

Източник: Tomm, N., Mahmoodian, S., Antoniadis, N.O. et al. Photon bound state dynamics from a single artificial atom. Nat. Phys. (2023). https://doi.org/10.1038/s41567-023-01997-6

Снимка: University of Basel, Department of Physics