Фотоны собираются в тройки благодаря двум атомам экспресс
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.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском arXiv:2605.18525
Controlling light photon-by-photon is central to quantum optics. At a fundamental level, photon interactions are mediated by their coupling to atoms, and ultimate control requires deterministic light-matter interfacing of single photons to single atoms. Extending this paradigm to radiatively couple multiple individual atoms in a deterministic and scalable manner opens the arena of many-body quantum optics. Here, we realize such a setting by coherently coupling solid-state artificial atoms to a nanophotonic waveguide and demonstrate higher-order photon correlations that are controlled by the number of quantum emitters. We study the scaling of nonlinear photonic transport induced by emitter-photon scattering and demonstrate that adding a quantum emitter generates higher-order photon correlations. Specifically, we experimentally observe genuine three-photon correlations from a pair of collectively coupled emitters, while contributions from lower photon numbers are suppressed. In addition, we scale to three resonant quantum emitters coupled to the waveguide. These advancements demonstrate the onset of many-body quantum optics in waveguide quantum electrodynamics, enabling new photonic quantum simulators, the creation of many-body entangled states, and the exploration of novel quantum phase transitions.
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.