Aurges大学と南デンマーク大学の共同研究で、研究者たちはレーザーポインターから個々の量子光を差し引く方法を発見しました。この作品は最近Physical Review Lettersに掲載されました。この方法は、将来の量子通信およびコンピューティングテクノロジーアプリケーションの基盤となります。光は、フォトンと呼ばれる小さな不可分なエネルギーパケットで構成されています。フォトンを定義するプロパティの1つは、フォトンが相互作用せず、相互に転送するだけで、まったく影響を受けないことです。量子通信のコンテキストでは、これは非常に有用な機能です。これは、非常に長い距離にわたって最終的に低損失の光学的にエンコードされたデータ伝送を実現できるためです。
ただし、多くの新しい量子情報処理のアイデアは、2つの光子を相互作用させ、それによって別のレーザーポインターの伝搬または状態に影響を与える能力から大きな恩恵を受けます。近年、超古い原子ガスは、光を操作するための理想的な媒体であることが証明されています。たとえば、電磁誘導透過と呼ばれる技術を使用して、研究者は光が進む速度を大幅に変更し、毎秒数メートルの驚くほど遅い速度に減速することができます。さらに重要なことは、光子を媒質中で原子励起に変換することにより、光を止めることができることです。このプロセスを逆にして、励起状態を光子にマッピングし直すことで、このプロセスは光子量子メモリを実装します。ここで、必要に応じて光子を一時的に保存および取得できます
オーデンセの実験チームは、オールホール大学のチームとメリーランド大学の共同量子研究所のパートナーと共に、このような光子メモリを実現しましたが、構成原子が強い相互作用を持つ特殊な形態の原子ガスがあります。これにより、光子が量子メモリ内でお互いを効果的に検出できるようになり、研究者は非線形レベルで光を操作できるようになります。このアイデアを使用して、チームは別の光ビームを使用してビームから単一の光子を差し引く新しい方法を設計および実証しました。一般的な考え方は、媒体を通して別のライトフィールドを転送する前に、1つのライトフィールドを保存することです。
2番目のフォトンでは、フォトンはレーザーポインターに格納されているフォトンを検出し、単一のフォトンにラベルを付けてから検索中に破棄するように相互作用します。単一の光子を奪われて、元のビームは特別な量子状態のままであり、それ自体に多くの科学的および技術的応用があります。実際、この非線形量子メモリを使用して光子を操作するという基本的な考え方は、量子情報科学の多くのアプリケーションに有望です。この機能が完全に実用的になるには、さらに研究が必要ですが、実証された光子トラクターは、相互作用する光子に基づく量子技術の重要なマイルストーンです。
