Квантовый секундомер: фотоны измеряют время ✛

Оригинал: "High-Precision Measurement of Time Delay with Frequency-Resolved Hong-Ou-Mandel Interference of Weak Coherent States"
arXiv:2506.03098v2 · 2025-06-03 · CC BY 4.0 · 1 мин
Новый квантовый метод измеряет задержки света с точностью 10 пикосекунд, различая цвета фотонов.

Измерять ничтожные задержки света помогает квантовая интерференция. Если два одинаковых фотона одновременно падают на полупрозрачное зеркало, они всегда выходят вместе — словно два музыканта, берущие ноту в унисон. Но стоит одному опоздать на пикосекунды — и синхронность пропадает, а старые детекторы перестают её замечать.

Физики добавили детекторам спектроскопию: теперь каждый фиксирует не просто приход фотона, но и его частоту. Это похоже на то, как если бы ваше ухо различало не только громкость, но и высоту звука, позволяя расслышать диссонанс даже при большой разнице во времени. Использовав матрицу таких детекторов, учёные добились фотометрической точности в 10 пикосекунд, даже когда задержка между фотонами превышала время их когерентности.

10 пикосекунд — свет проходит 3 миллиметра, а улитка сдвигается на ничтожную долю атома. Такая точность нужна для квантовых компьютеров и детекторов гравитационных волн.

Идею квантовой интерференции фотонов впервые описал Рой Глаубер, а опыты с запутанными фотонами Антона Цайлингера заложили основу для сверхточных измерений.

Учёные
Jeff KimbleLeonard MandelRoy GlauberHendrik LorentzShuji NakamuraVera Rubin
Понятия
эффект Хонга — У — Мандела неопределённость времени интерференция квантовых часов голограмма частотная модуляция временное разрешение когерентная спектроскопия точность измерения задержка времени частотный эталон время когерентности декодер оптические часы квантовая метрология