Физики научились хранить индивидуальные «закрученные» фотоны

Физики из Университета Науки и Технологии в Китае разработали устройство, способное некоторое время хранить индивидуальные фотоны, сохраняя их угловой момент - «закрученность». Описание устройства и результаты его испытания ученые изложили в препринте, выложенном в архиве Корнельского университета, кратко о работе пишет блог издания Technology Review.

Хранилищем частиц света выступили несколько охлажденных атомов рубидия. Они поглощали индивидуальные фотоны, а спустя 400 наносекунд переизлучали фотоны со сходными угловыми моментами. По словам ученых «пространственная структура фотонов сохраняется при этом очень хорошо».

Индивидуальные фотоны физики получали в ходе процесса интерференции четырех волн. Альтернативным методом создания потока отдельных частиц света является использование лазера, излучение которого сильно заглушено. Первый метод, однако, дает гарантированно одиночные фотоны, в то время как «лазерный метод» может генерировать частицы небольшими «пачками».

Создания хранилища индивидуальных фотонов является необходимым шагом к созданию квантово-защищенной связи. Ее принцип заключается в том, что измерение состояния отдельных частиц неминуемо ведет к их разрушению, что позволяет избежать проблемы подслушивания злоумышленниками.

Закрученные фотоны, то есть частицы, несущие угловой момент, имеют особое значение для связи, так как их потенциальная информационная «емкость» крайне высока. Угловой момент фотона не следует путать с его поляризацией. Фронт электромагнитной волны у закрученного фотона напоминает спираль, а его интенсивность на срезе всегда неоднородна. Недавно инженеры разработали микроскопические излучатели закрученного света, которые планируется использовать в обычных (не квантовых) коммуникациях.