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:
В США увидели «твердый» свет
Ученые из США и Швейцарии сумели продемонстрировать корпускулярные свойства света. «Твердый» свет, наблюдаемый специалистами в лаборатории в США, открывает большие возможности для исследований в области квантовой оптики и физической кинетики. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Physical Reviev ..
2014-09-10 2443 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 2410 0 Научные открытия
0
Ученые определили, когда живые организмы начали видеть
Ученые из Великобритании и Ирландии заявили, что организмы научились различать свет раньше, чем считалось ранее. К таким выводам ученых привел анализ генов, отвечающих за производство светочувствительных белков опсинов, и компьютерное моделирование их развития у живых существ.Ранее среди ученых не было ..
2012-11-1 1944 0 Научные открытия
0
Ученые: мертвые звезды можно использовать для навигации
Европейское космическое агентство (ESA) хочет найти возможность использовать мертвые звезды, как навигационное средство для путешествия в глубоком космосе. Чтобы ответить на этот вопрос, ЕКА заключило контракт с британской Национальной физической лабораторией (NPL) и Университета Лестера,чтобы исследовать вопрос ..
2012-10-24 1256 0 Научные открытия
0
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 3821 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 10950 0 Научные открытия
0
Умные окна теперь могут блокировать проникновение света и тепла.
  Умные окна, создаваемые на базе электро-хроматического стекла, позволят существенно сэкономить бюджет. Благодаря новому стеклу возможно на 20% уменьшить потребление электричества для освещения, обогрева или охлаждения помещений. Созданные техасскими учеными элекро-хроматические стекла под воздействием электрического потенциала могут пропускать ..
2015-07-28 6454 0 Научные открытия
0
Темную материю нанесли на карту
Ученым удалось сделать снимки неуловимой загодочной субстанции, которая скрепляет Вселенную. Из них они составили панораму распределения темной материи в космосе. Самая подробная на данный момент карта была представлена на 219-й конференции Американского астрономического общества, которая проходит ..
2012-01-11 2246 0 Научные открытия
0
Изобретение нобелевских лауреатов оказалось разрушителем мира насекомых
Новозеландские ученые выяснили, что свет синих светодиодов, за изобретение которых в 2014 году присудили Нобелевскую премию по физике, привлекает в полтора раза больше насекомых, чем излучение обычных уличных фонарей. О губительном воздействии светодиодов на экосистему сообщается в журнале Ecological ..
2014-10-17 1963 0 Научные открытия
-1
У вакуума обнаружено необычное квантовое свойство
Европейская Южная Обсерватория (ESO) сообщает о том, что учёным, возможно, удалось получить свидетельства необычного свойства вакуума, которое было предсказано 80 лет назад.В обычном состоянии вакуум ничем не проявляет себя, и свет распространяется через него без изменений. Но согласно ..
2016-12-07 3761 0 Научные открытия
0
Измерена точная скорость расширения Вселенной
Космологи из Калифорнийского университета определили значение постоянной Хаббла, наблюдая за искривлением света от удаленных галактик. Это позволило выяснить точную скорость расширения Вселенной, которая, однако, не совпадает с другими результатами измерения. О работе ученых сообщает издание Gizmodo.Постоянная Хаббла ..
2017-01-29 10215 0 Научные открытия
0
Пролит свет на генетическую регуляцию клеточной миграции
Исследование, проведенное Sofia J. Araújo и Ramón y Cajal над морфогенозом дрозофил в Институте биомедицинских исследований (Institute for Research in Biomedicine), проливает свет на генетическую регуляцию клеточной миграции, сообщает karantin.net. Опубликованное в научном журнале PloS One, исследование является частью ..
2014-03-23 1106 0 Научные открытия
0
Открытие поможет сделать солнечную энергию доступнее
Исследователи из Университета Альберты (The U of A) обнаружили, что самые распространенные материалы в земной коре могут быть использованы для создания солнечных батарей - недорогих и легко изготовляемых на основе наночастиц. Открытие от «The U of A» является важным шагом вперед в создании солнечной энергии ..
2013-09-6 1665 0 Научные открытия
0
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 1579 0 Научные открытия
0
Открыта новая сила, которая превосходит гравитацию
Учёным давно известно, что чёрные тела генерируют излучение, и что это излучение создаёт отталкивающий (репульсивный) эффект. Однако, по данным нового исследования, здесь замешана ещё одна сила, которая действует сходным с гравитацией образом, и притягивает объекты к чёрному телу. Она получила ..
2013-07-29 2422 0 Научные открытия
0