Свет, который переключают быстрее собственных колебаний ⚡ экспресс
Сжатый свет широко применяется в квантовой метрологии и информатике, но управление его параметрами ранее ограничивалось статическими нелинейностями материалов. Модуляция нелинейного третьего порядка в диэлектриках сверхсильными полями фемтосекундных лазерных импульсов позволила контролировать сжатие на аттосекундных временах. Показана возможность переключения от амплитудного к фазовому сжатию через субпериодную фазовую задержку между возбуждающими импульсами. С помощью частотно-разрешённого балансного гомодинного детектирования одновременно измерены полевые квадратуры в разных модах и полностью восстановлена матрица когерентности, содержащая квантовые корреляции между ними. Это даёт беспрецедентный контроль квадратурного сжатия для многочастотной квантовой обработки информации и измерения быстропротекающих квантовых корреляций в веществе путём трансдукции в корреляции поля при сверхбыстром взаимодействии.
Обычный свет всегда немного дрожит: его яркость и цвет колеблются, как воздух в надутом шарике после толчка. В «сжатом» свете эти колебания перераспределяют — словно шарик сдавливают с одной стороны, делая здесь тоньше, а там толще, но общий объём тот же. Так жертвуют точностью в одном, чтобы выиграть в другом. Это уже позволило детекторам гравитационных волн улавливать колебания в тысячи раз меньше атомного ядра, и услышать столкновения чёрных дыр за миллиарды световых лет.
Теперь физики научились мгновенно менять то, какую часть «шарика» сдавливают. Они посылают на материал две лазерные вспышки с задержкой меньше одного светового колебания — свет не успевает измениться, а вещество уже перестраивается. Это переключение происходит за аттосекунды (миллиардные доли миллиардной доли секунды). Анализ с помощью спектроскопии показывает, как разные цвета такого света связаны между собой, позволяя конструировать идеальные квантовые источники для будущих компьютеров. Такая скорость может в миллиарды раз превзойти быстродействие современных процессоров.
🎯 «Сжатый» свет никто не сжимает физически — это лишь хитрое перераспределение естественного шума, при котором снижение помех в одном месте оборачивается их ростом в другом, как у шарика.