понятие

квантовый лазер

Лазер, работающий на квантовых принципах, таких как запутанность или коллективное поведение атомов.

Описание

Квантовый лазер — это источник света, который выходит за рамки классического принципа вынужденного излучения, используя квантово-механические эффекты, такие как запутанность, коллективная атомная когерентность или сжатый свет, для генерации или формирования излучения. В отличие от обычного лазера, где атомы излучают независимо (хотя и в фазе), квантовый лазер может включать коррелированные атомы, которые «слушают» друг друга, что приводит к принципиально иным шумовым свойствам, статистике фотонов или даже к возможности работы без традиционной инверсии населённостей. Эта концепция является центральной для исследования границы между квантовой оптикой и физикой лазеров и обещает источники света со свойствами, недостижимыми классическими средствами.

История

Теоретические основы были заложены в 1980-х и 1990-х годах, с ключевым вкладом таких исследователей, как Марлан Скалли и Герберт Вальтер, которые предложили «микролазер» и исследовали эффекты квантовой когерентности в лазерной генерации. Однако термин «квантовый лазер» используется широко, и ни один конкретный изобретатель не признан.

Как это работает

В стандартном лазере возбуждённые атомы стимулируются к излучению фотонов в фазе, создавая когерентный свет. В квантовом лазере активная среда подготавливается в коллективном квантовом состоянии — например, в суперпозиции или запутанном состоянии, — так что события излучения не являются независимыми. Это может быть достигнуто путём связи атомов с общим полем резонатора или с помощью инженерных взаимодействий, которые заставляют атомы вести себя как единый квантовый объект. В результате излучаемый свет может иметь пониженный шум интенсивности (сжатый свет), субпуассоновскую статистику фотонов или даже демонстрировать запутанность между светом и атомным ансамблем.

Где применяется

Квантовые лазеры исследуются для сверхточных измерений, квантовой связи и в качестве строительных блоков для квантовых сетей, где их неквантовые свойства света могут повысить чувствительность или обеспечить безопасную передачу информации.

Любопытный факт

В квантовом лазере атомы могут быть настолько сильно коррелированы, что излучаемый ими свет может быть «тихим» — с флуктуациями интенсивности ниже классического предела дробового шума, что невозможно для обычного лазера.

Граф понятий →

Статьи по теме · 0

Статей пока нет