Объект охоты — одиночный фотон

В израильском Институте Вейцмана исследователи научились выхватывать из импульса света одиночные фотоны — достижение, имеющее как фундаментальное, так и практическое значение. Технология, о которой доктор Серж Розенблюм (Serge Rosenblum) и Орель Бехлер (Orel Bechler) рассказали в свежем выпуске журнала Nature Photonics, может составить базис будущих систем квантовых коммуникаций.

Физическим механизмом для экстрагирования фотона из светового потока служит явление однофотонного рамановского рассеяния (single-photon Raman interaction, SPRINT). Преимущество метода состоит в том, что он полностью пассивен: не использует какого-либо управляющего поля, лишь взаимодействие атома с импульсом света.

В прежних исследованиях тот же коллектив использовал SPRINT для, чтобы направлять индивидуальные фотоны по различным траекториям, т. е. осуществлять фотонную маршрутизацию. На этот раз атом служил не коммутатором, а «пробником», выполняя неординарную задачу извлечения всего одного фотона из светового потока высокой интенсивности.

В эксперименте институтской группы квантовой оптики использовались передовые технологии: лазерное охлаждение и захват атомов рубидия, оптическое нановолокно и микросферы из стекла сверхвысокого качества.

Способность отделять от общего потока индивидуальный фотон, по мнению авторов, окажется полезна для самого широкого круга задач: от создания неклассических состояний света для научных исследований, до проверки качества защиты неидеальных систем квантовой криптографии и повышения безопасности коммуникаций.