Физики рекордно сжали свет

Физики рекордно сжали свет

Физики из Института гравитационной физики (Университет Лейбница) добились рекордного сжатия квантового состояния света. Ученые добились уменьшения флуктуаций амплитуды в 32 раза по сравнению со значениями флуктуаций в традиционных измерениях. Это в полтора раза улучшает предыдущий рекорд. Подобные сжатые состояния применяются, например, в детекторах гравитационных волн для увеличения чувствительности и точности приборов. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters, кратко о нем сообщает Physics.

Сжатые состояния света имеют прямое отношение к неопределенности Гейзенберга — это свойство квантового мира не позволяет со сколь угодно большой точностью измерить некоторые пары параметров частиц. Классический пример — неопределенность координаты и импульса: для того чтобы точно узнать координату, нам придется пожертвовать знаниями об импульсе частицы, и наоборот. Таким же образом для фотона нельзя одновременно точно определить и амплитуду и фазу его колебаний. В результате при попытке измерить волновой фронт или получить интерференционную картину в данные вмешиваются квантовые флуктуации. 

Как правило, для создания сжатого света используются нелинейные оптические явления, например, превращение одного фотона в два новых с энергией в два раза меньше исходного, которое известно как спонтанное параметрическое рассеяние. В результате этого процесса физики получают две сильно коррелированные частицы. Информацию об этой корреляции и используют для снижения квантовых шумов и повышения точности. Максимальную степень сжатия ограничивают два процесса — потеря фотонов (из-за рассеяния и неидеальности оптических приборов) и собственные шумы детекторов. Поэтому физики стремятся построить как можно более надежную схему для получения сжатых фотонов. 

Новый рекорд соответствует уменьшению флуктуации в сжатом свете, по сравнению с классическими измерениями, в 32 раза. Интересно, что предыдущий рекорд также был установлен авторами нового исследования — он соответствовал 19-кратному уменьшению флуктуаций. Результат был получен на инфракрасном свете с длиной волны 1064 нанометра — именно такую длину волны используют современные гравитационные обсерватории. 

Ранее о разработках источников и детекторов сжатого света и о возможности использования их в детекторах гравитационных волн LIGO рассказал участник коллаборации Сергей Вятчанин. Гравитационные обсерватории представляют собой огромные интерферометры с протяженностью плеч в сотни метров или даже несколько километров. В случае прохождения гравитационной волны — колебания метрики пространства — у света возникает смещение в фазе в одном или обоих плечах. Это влияет на интерференционную картину от сложения лучей из двух плеч. 

Современная точность детектора позволила зафиксировать два события гравитационных волн (1, 2). Каждая из них вносила разницу в длине плеч на уровне h=1

N+1

Похожие новости:
Физики запутали рекордное число фотонов
Китайские физики запутали рекордное число фотонов — 10 частиц. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters, кратко о нем сообщает издание Physics.Для запутывания пары фотонов, идущих в одном и том же направлении с одной и той же поляризацией, ученые пропускали свет через пару ..
2016-11-18 3737 0 Научные открытия
0
Физики впервые скрутили свет в ленту Мебиуса
Физикам из Германии, Канады, Италии и США впервые удалось скрутить свет в ленту Мебиуса. Результаты своих исследований ученые изложили в статье в журнале Science, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте New Scientist. Закрутить оптическую волну авторам удалось при помощи особой ..
2015-01-31 2325 0 Научные открытия
0
Физики приблизили мир к промышленному термояду
Учёным Института ядерной физики (ИЯФ) Сибирского отделения РАН удалось разогреть термоядерную плазму до рекордной электронной температуры 400 электрон-вольт (4 499 726,85 градусов Цельсия). Это достижение – важный результат на пути к термоядерной энергетике, подтверждающий возможность создания нейтронных генераторов ..
2013-12-6 1831 0 Научные открытия
0
Физики заявили о создании твердого металлического водорода
Физики из Гарвардского университета впервые синтезировали металлический водород. Чтобы добиться этого, ученые сжали водород в алмазной наковальне под давлением почти в 5 миллионов атмосфер и охладили до 5,5 кельвина. Теоретики предсказывают, что материал может оказаться комнатнотемпературным сверхпроводником, а также обладать ..
2017-01-29 10870 0 Научные открытия
0
Физики нашли бозон Хиггса
Физики установили факт существования бозона Хиггса - недостающего элемента в цепочке объяснения мироздания, сообщает РИА Новости. По данным агентства, в блогах ученых об этом говорится как о свершившемся факте, участник исследований, сотрудник НИИ ядерной физики МГУ Эдуард Боос сказал, что после ..
2012-06-19 3127 2 Научные открытия
1
Российские физики восстановили запутанность «распутавшегося» квантового света
Российские ученые разработали метод восстановления квантовой запутанности и проверили его экспериментально. Работа физиков расширяет возможности квантовой связи и квантовой криптографии. Результаты своих исследований они опубликовали в журнале Nature Photonics, а кратко о них сообщается в пресс-релизе Российского квантового центра, ..
2015-10-13 1531 0 Научные открытия
0
Американские физики научились получать небывалую температуру
Американские физики попали в Книгу рекордов Гиннесса. Во время эксперимента им удалось получить вещество, разогретое до 4 триллионов градусов Цельсия — это в 250 тысяч раз больше, чем температура в центре Солнца! Учёные сталкивали в коллайдере разогнанные почти до скорости света ядра атомов золота. ..
2012-06-26 3696 0 Научные открытия
1
Учёные США создали "временной провал"
Американские военные на шаг приблизились к тому, чтобы подобно героям фантастических фильмов "прятаться" во времени. Впервые в истории исследователям удалось создать временной провал, события в котором невозможно отследить ни человеческим глазом, ни даже специальными приборами, сообщает Nature. Учёные из Корнельского ..
2012-01-11 3422 0 Научные открытия
0
«Нанобарабан» приблизили к квантовому пределу усиления
Физики из университетов Аалто и Ювяскюля (Финляндия) разработали квантовый усилитель микроволнового излучения, способный функционировать с уровнем шума, близким к квантовому пределу. Коэффициент усиления прибора достигает 41 децибелла (12,5 тысяч раз), при этом добавка квантового шума превышала квантовый предел (полкванта) ..
2016-11-05 6517 0 Научные открытия
0
Физики снизили скорость света
Британские физики сообщили о наблюдении фотонов, которые перемещаются в вакууме со скоростью, меньшей чем скорость света. О результатах своих экспериментов ученые сообщили в журнале Science, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте New Scientist. Скорость света в вакууме является фундаментальной физической ..
2015-01-24 2766 0 Научные открытия
0
Физики придумали способ стабилизации плазменных филаментов
Физики придумали способ стабилизации плазменных филаментов - относительно недавно открытых объектов с большим потенциалом использования в различных прикладных областях. Статьяисследователей появилась в журнале Physical Review Letters, а ее краткое изложение приводится на сайте Американского физического общества. В физике ..
2012-09-18 2057 0 Научные открытия
0
Физики усложнили самый красивый эксперимент
Исследователи продемонстрировали волновую природу самых крупных на данный момент молекул в эксперименте по квантовой интерференции на дифракционной решетке. Работа опубликована в журнале Nature Nanotechnology. Эксперимент с квантовой интерференцией некоторые исследователи называли "самым красивым" в истории физики. В новой ..
2012-03-26 1667 0 Научные открытия
0
Японские физики теоретически обосновали телепортацию
Три японских физика из Университета Тохоку предсказали возможность передачи энергии на большие расстояния по средствам экзотической квантовой телепортации, пишет Phys.org. Квантовая телепортация позволяет двум изначально связанным частицам обмениваться информацией каким-то необъяснимым пока образом вне зависимости ..
2014-01-29 2586 2 Научные открытия
0
Французы придумали шапку-невидимку для температуры
Физики разработали новый метод, который позволяет скрывать объекты от теплового воздействия или же наоборот там, где нужно, создавать концентрированные области высоких температур. Чтобы сделать объект невидимым для тепловых датчиков, нет необходимости нагревать или охлаждать его искусственно, считают французы. Можно ..
2012-03-30 1462 0 Научные открытия
0
Темную энергию связали с началом коллапса Вселенной
Физики из Калифорнийского университета в Дэвисе и Ноттингемского университета предложили модификацию общей теории относительности (ОТО) Эйнштейна, следствием которой является коллапс Вселенной в будущем, а также описали механизм этого процесса. Результаты своих исследований авторы опубликовали в двух ..
2015-04-02 4499 0 Научные открытия
-2