پژوهش‌گران حالت‌های کوانتومی نور را به گونه‌ای ایجاد کردند که سطح نوفه‌ آن‌ها «فشرده» شده و تا حد بی‌سابقه‌ای پایین آمده است.

حالت‌های کوانتومی فشرده نور دارای مشخصات نوفه‌ای بهتری نسبت به حالت‌هایی هستند که به واسطه نوفه شلیکی (یا اثر ساچمه‌ای)‌ به آن‌ها حدود کلاسیکی اعمال شده است. چنین حالاتی می‌توانند به پژوهش‌گران در بالا بردن حساسیت آشکارساز‌های امواج گرانشی (GW) یا طراحی برنامه‌های اطلاعات کوانتومی عملیاتی‌تر کمک کند. گروهی از پژوهش‌گران از موسسه فیزیک گرانش دانشگاه لایبنیتس هانوفر آلمان روشی را برای فشرده سازی نوفه ابداع کردند که سطح آن را تا مقدار بی‌سابقه‌ای پایین می‌آورد. این رویکرد جدید، که با تداخل‌سنج‌های لیزری مورد استفاده در آشکارسازهای GW سازگاری دارد، می‌تواند به فن‌آوری‌هایی برای به روز کردن LIGO و رصدخانه‌های مشابه رهنمون شود.

A. Franzen and T. Steinhaus

نور فشرده نوعاً در کریستال‌های غیرخطی تولید می‌شود، که در آن یک فوتون پمپی دو فوتون دختر تولید می‌کند. از آن‌جا که دو فوتون در فرایند کوانتومی یکسانی تولید شده‌اند، از خود هم‌بستگی‌ای نشان می‌دهند که می‌توان از آن برای کاهش نوفه در مجموعه‌‌های اندازه‌گیری استفاده کرد. فشرده‌سازی کوانتومی در اصل می‌تواند نوفه را تا سطح دلخواهی کاهش دهد. اما در عمل، تلفات فوتون و نوفه آشکارساز مقدار بیشینه فشرده‌سازی قابل دست‌یابی را تعیین می‌کند. گروه دانشگاه هانوفر برای رکورد قبلی خود، از طرحی استفاده می‌کردند که نمایان‌گر نوسانات دامنه با حدوداً 19 مرتبه بزرگی کمتر از نوفه کلاسیکی مورد انتظار بود (12/7 دسی‌بل فشردگی)

پژوهش‌گران در پژوهش جدیدشان، با استفاده از طرح فشرده‌سازی-نور با تلفات اپتیکی پایین و نوسانات حداقلی در فاز قرائت طرح، با افزایش این مقدار به عدد 32 (15 دسی‌بل فشرده‌سازی) رکوردی جدید ثبت کردند. حالت‌های فشرده در 1064 نانومتر به دست آمد که همان طول موج لیزری است که در تداخل‌سنج‌های تمام رصدخانه‌های GW استفاده می‌شود.

این پژوهش در Physical Review Letters منتشر شده است.

نویسنده: Matteo Rini ویراستار جانشین در نشریه Physics است.

منبع: A Tight Squeeze

مرجع: Detection of 15 dB Squeezed States of Light and their Application for the Absolute Calibration of Photoelectric Quantum Efficiency