Shkencëtarët demonstrojnë ndjeshmëri të paparë në matjen e vonesës kohore midis dy fotoneve

Një ekip studiuesish ka demonstruar ndjeshmërinë përfundimtare të lejuar nga fizika kuantike në matjen e vonesës kohore midis dy fotoneve.

Duke matur interferencën e tyre në një ndarës rrezesh përmes matjeve të kampionimit me zgjidhjen e frekuencës, ekipi ka treguar se mund të arrihet saktësi e paparë brenda teknologjisë aktuale me një gabim në vlerësim që mund të ulet më tej duke ulur gjerësinë e brezit të përkohshëm fotonik.

Ky zbulim ka implikime të rëndësishme për një sërë aplikimesh, duke përfshirë imazhe më të realizueshme të nanostrukturave, duke përfshirë mostrat biologjike dhe sipërfaqet e nanomaterialeve, si dhe vlerësimin kuantik të zgjeruar bazuar në kampionimin e bosonit të zgjidhur me frekuencë në rrjetet optike.

Hulumtimi u krye nga një ekip shkencëtarësh në Universitetin e Portsmouth, të udhëhequr nga Dr. Vincenzo Tamma, Drejtor i Qendrës së Shkencës dhe Teknologjisë Kuantike të Universitetit. Gjetjet e studimit janë publikuar në revistën Physical Review Applied.

Dr. Tamma tha, “Teknika jonë shfrytëzon ndërhyrjen kuantike që ndodh kur dy fotone të vetme që përplasen në dy faqet e një ndarës rrezeje janë të padallueshme kur maten në kanalet e daljes së ndarësit të rrezes. Nëse, përpara se të përplaset në ndarësin e rrezes, një foton është i vonuar në kohë në lidhje me tjetrin duke kaluar ose duke u reflektuar nga kampioni, dikush mund të marrë në kohë reale vlerën e një vonese të tillë dhe për rrjedhojë strukturën e kampionit duke hetuar ndërhyrjen kuantike të fotoneve në daljen e ndarës trarësh.

“Ne treguam se saktësia më e mirë në matjen e vonesës kohore arrihet kur zgjidhet një ndërhyrje e tillë me dy foton me matjet e kampionimit të dy fotoneve në frekuencat e tyre. Në të vërtetë, kjo siguron që dy fotonet të mbeten plotësisht të padallueshëm në detektorë, pavarësisht nga vonesa e tyre në çdo vlerë të frekuencave të tyre të kampionuara të zbuluara në dalje.”

Ekipi propozoi përdorimin e një interferometri me dy foton për të matur ndërhyrjen e dy fotoneve në një ndarës rrezesh. Më pas ata prezantuan një teknikë të bazuar në matjet e kampionimit me zgjidhjen e frekuencës për të vlerësuar vonesën kohore midis dy fotoneve me saktësinë më të mirë të mundshme të lejuar nga natyra dhe me një ndjeshmëri në rritje në uljen e gjerësisë së brezit të përkohshëm fotonik.

Dr. Tamma shtoi, “Teknika jonë kapërcen kufizimet e teknikave të mëparshme të ndërhyrjes me dy foton, duke mos rikthyer informacionin mbi frekuencat fotonike në procesin e matjes.

“Na lejon të përdorim fotone me kohëzgjatjen më të shkurtër të mundshme eksperimentalisht pa ndikuar në dallueshmërinë e fotoneve të vonuara në kohë në detektorë, dhe për këtë arsye duke maksimizuar saktësinë e vlerësimit të vonesës me një reduktim të dukshëm në numrin e çifteve të kërkuara të fotoneve. Kjo lejon një karakterizim relativisht të shpejtë dhe efikas të mostrës së dhënë duke i hapur rrugën aplikimeve në biologji dhe nanoinxhinieri.”

Zbatimet e këtij kërkimi zbulues janë domethënëse. Ai ka potencialin të përmirësojë ndjeshëm imazhin e nanostrukturave, duke përfshirë mostrat biologjike dhe sipërfaqet nanomateriale. Për më tepër, mund të çojë në vlerësime të zgjeruara kuantike bazuar në kampionimin e bosonit të zgjidhur me frekuencë në rrjetet optike.