Фотоны собираются в тройки благодаря двум атомам ⚡ экспресс
Управление светом на уровне отдельных фотонов — ключевая задача квантовой оптики. Фотонные взаимодействия опосредованы связью с атомами, и детерминированный интерфейс между одиночными фотонами и атомами необходим для полного контроля. Расширение этой парадигмы на множество атомов, связанных через излучение, открывает область многочастичной квантовой оптики. В работе реализована система когерентно связанных с нанофотонным волноводом твердотельных искусственных атомов. Исследовано масштабирование нелинейного фотонного транспорта: каждый добавленный излучатель порождает корреляции более высокого порядка. Экспериментально зарегистрированы тройные корреляции фотонов от пары коллективно связанных излучателей при подавлении вкладов меньшего числа фотонов. Показана работа и для трёх резонансных излучателей. Эти результаты знаменуют становление многочастичной квантовой оптики в волноводной квантовой электродинамике, открывая путь к квантовым симуляторам, многочастичным перепутанным состояниям и исследованию квантовых фазовых переходов.
Свет — это поток фотонов. В специальном световоде, напоминающем узкий коридор, атом-«привратник» обычно пропускает их по одному. Это явление изучает спектроскопия одиночных частиц.
Когда рядом ставят двух «привратников», они заставляют фотоны собираться в тройки. В эксперименте два искусственных атома — по сути, крошечные сверхпроводящие контуры — соединённые общим световодом, дали именно такой эффект. Фотоны, которые в обычных условиях игнорируют друг друга, вдруг начинают двигаться группами по три. Они по-прежнему несутся с скоростью света, но теперь их поведение кардинально иное. Этот результат согласуется с Стандартной моделью физики частиц и открывает путь к многозадачной квантовой оптике.
Об этом десятилетиями мечтали пионеры квантовой оптики — Леонард Мандель и Рой Глаубер.
🎯 Чтобы увидеть одиночные фотоны, нужна абсолютная темнота и сверхчувствительные детекторы. В обычной лампочке их так много, что считать бессмысленно.
🎬 В научной фантастике квантовая связь обещает мгновенную передачу данных. Тройки фотонов пока на это не способны, но помогают лучше понять квантовый мир.