Исследователи из германского института квантовой оптики Макса Планка (Max Planck Institute of Quantum Optics – http://www.mpq.mpg.de/) впервые сумели произвольно контролировать излучение ионом одного единственного фотона.
Подвешенный в специальную ловушку единственный ион кальция испускал строго
о одному фотону каждый раз, когда физики нажимали на кнопку.
Ловушка состояла из пары зеркал с высокой отражательной способностью, радиочастотных излучателей, электродов, создающих постоянное электрическое поле, и лазерного луча, служившего для “накачки” иона, а также – так называемого лазерного охлаждения.
Последнее ограничило область перемещений иона в ловушке 40 нанометрами, что было намного меньше длины волны, которую этот ион должен был испускать – 866 нанометров. Это было важно для создания фотонов с запрограммированными свойствами.
Расстояние между зеркалами было подобрано так, что в них формировалась стоячая резонансная (по отношению к испускаемой) волна излучения.
Эта волна была частью ловушки для иона и играла роль своего рода логического переключателя.
Как только ион испускал один фотон (который уходил из прибора через одно из зеркал, сделанное полупрозрачным), атом оказывался в положении, в котором не мог больше “впитывать” излучение лазера накачки.
Только при следующем импульсе лазера процесс мог повториться.
Благодаря этому учЈные смогли с высокой точностью и совершенно произвольно управлять количеством фотонов, испускаемых ионом, длительностью и формой столь крошечного светового импульса.
Также они создали детектор, который фиксировал каждый фотон, выпущенный ионом, индивидуально.
Такой беспрецедентный, по одному фотону, контроль над излучением – важный элемент зарождающейся сейчас отрасли – квантовой вычислительной техники, сулящей прорыв в информационных технологиях.