En fotodetektor omvandlar ljus till en elektrisk signal, gör att ljuset tappas bort. Forskare under ledning av Tracy Northup vid universitetet i Innsbruck har nu byggt en kvantsensor som kan mäta ljuspartiklar icke-destruktivt. Det kan användas för att ytterligare undersöka ljusets kvantegenskaper.

Fysikern Tracy Northup forskar för närvarande kring utvecklingen av kvantinternet vid universitetet i Innsbruck. Den amerikanska medborgaren bygger gränssnitt med vilka kvantinformation kan överföras från materia till ljus och vice versa. Över sådana gränssnitt, det förväntas att kvantdatorer över hela världen kommer att kunna kommunicera med varandra via fiberoptiska linjer i framtiden. I deras forskning, Northup och hennes team vid Institutionen för experimentell fysik har nu visat en metod med vilken synligt ljus kan mätas icke-destruktivt. Utvecklingen följer Serge Haroches arbete, som kännetecknade mikrovågsfältens kvantegenskaper med hjälp av neutrala atomer på 1990 -talet och fick Nobelpriset i fysik 2012.

I arbete som leds av postdoc Moonjoo Lee och Ph.D. studenten Konstantin Friebe, forskarna placerar en joniserad kalciumatom mellan två ihåliga speglar genom vilka synligt laserljus styrs. "Jonen har bara ett svagt inflytande på ljuset, "förklarar Tracy Northup." Kvantmätningar av jonen gör att vi kan göra statistiska förutsägelser om antalet ljuspartiklar i kammaren. "Fysikerna fick stöd i sin tolkning av mätresultaten av forskargruppen som leddes av Helmut Ritsch, en kvantoptiker från Innsbruck från institutionen för teoretisk fysik. "Man kan i detta sammanhang tala om en kvantsensor för ljuspartiklar", summerar Northup, som har haft en professor i Ingeborg Hochmair vid universitetet i Innsbruck sedan 2017. En tillämpning av den nya metoden skulle vara att generera speciella skräddarsydda ljusfält genom att mata tillbaka mätresultaten till systemet via en återkopplingsslinga, därmed upprättas de önskade tillstånden.

I det nuvarande arbetet i Fysiska granskningsbrev , forskarna har begränsat sig till klassiska tillstånd. I framtiden, denna metod kan också användas för att mäta kvanttillstånd för ljus. Arbetet fick ekonomiskt stöd av den österrikiska vetenskapsfonden FWF och Europeiska unionen, bland andra.