Fotony się nie ukryją. Naukowcy mają nowy sposób na wykonywanie ich pomiarów

Naukowcy z Aalto University zaprezentowali sposób na wykrywanie niskoenergetycznych fotonów emitowanych przez nadprzewodzące kubity. Może to znacząco usprawnić na przykład wykonywanie pomiarów temperatur.

Istotą przełomowych badań, którymi zarządzał Jukka Pekola, jest sposób pomiaru energii pojedynczych fotonów mikrofalowych. Do ich emisji dochodzi za sprawą sztucznych układów kwantowych, takich jak nadprzewodzące kubity. Problematyczne było ich ciągłe wykrywanie, jednak opanowanie tej możliwości powinno otworzyć drzwi między innymi do kwantowego przetwarzania informacji.

Czytaj też: Nowy kwantowy superkomputer JUNIQ uruchomiony w Niemczech ma 5000 kubitów

Fotony powstają, gdy nadprzewodzące kubity przeskakują między stanami, co z kolei wiąże się z emitowaniem energii do otoczenia. Autorzy nowych badań byli w stanie przechwycić energię tych fotonów, a następnie przekształcić ją w ciepło. W ramach nowej metody odbywa się to poprzez rozdzielanie energii fotonu i jednoczesne wykonywanie pomiarów za pomocą dwóch niesprzężonych detektorów. W efekcie pojawia się możliwość dokładnego wykrywania sygnałów związanych na przykład ze zjawiskiem absorpcji.

Układ objęty eksperymentem cechował się wysoką energią kubitu i jednocześnie bardzo niskimi temperaturami. W efekcie pojawił się kontrast dający możliwość bardzo dokładnego rozwiązania równania Schrödingera dla nawet miliona zewnętrznych oscylatorów wchodzących w skład modelu. Jak wyjaśnia współpracownik Pekoli, Bayan Karimi, metoda korelacji krzyżowej może być wykorzystana do pomiaru nawet najmniejszych zmian temperatury.

Czytaj też: Opracowano nowy rodzaj radaru. Radar fotoniczny wykrywa nawet centymetrowe przedmioty

Efekt powinien być naprawdę imponujący, ponieważ w grę wchodzi wykrywanie energii o kilka rzędów wielkości mniejszych niż w przypadku dotychczas stosowanych metod. I choć nadal pozostaje wiele pytań pozbawionych odpowiedzi, to możemy mieć tu do czynienia z pierwszym przypadkiem, w którym energia fotonu jest rozdzielana na dwa różne detektory termiczne i może podlegać obserwacjom. Będzie to wymagające zadanie, ale do jego realizacji dążą obecnie członkowie zespołu badawczego.