Omar Magaña-Loaiza observerar sin effektiva källa till spontan parametrisk nedkonvertering. Denna källa använder en olinjär kristall för att producera korrelerade fotonpar. Upphovsman:Elsa Hahne, LSU
I ett papper publicerat idag i Nature's NPJ Quantum Information , Omar Magaña-Loaiza, biträdande professor vid Louisiana State University (LSU) Institutionen för fysik och astronomi, och hans forskargrupp beskriver ett anmärkningsvärt steg framåt i kvantmanipulation och kontroll av ljus, som har långtgående kvantteknikapplikationer inom bildbehandling, simulering, metrologi, beräkning, kommunikation, och kryptografi, bland andra områden. Pappret, med titeln "Multiphoton quantum-state engineering med villkorliga mätningar, "inkluderar medförfattare från National Institute of Standards and Technology i Boulder, Colo., institut och universitet i Mexiko och Tyskland, liksom Chenglong You, en postdoktoral forskare från LSU och medlem i Dr. Magaña-Loaizas experimentella kvantfotonikergrupp.
På kvantnivå, ljus är fortfarande svårt att kontrollera för tekniska ändamål.
"Om vi kan kontrollera fotonfluktuationer och tillhörande brus, "Sa Magaña-Loaiza." Sedan, vi kan göra mer exakta mätningar. Denna teknik är ny och kommer att förändra vårt område. "
Fysiker över hela världen tävlar för att utveckla tekniker för att bevara ljusets kvantegenskaper i tillräckligt stora skalor för praktiska ändamål. Medan fysiker hittills kan styra kvantegenskaperna hos enstaka fotoner och fotonpar, som leder till kraftfulla applikationer genom intrassling och "heralding" (där kunskap om en foton ger relativt säker kunskap om en annan, ännu inte upptäckt foton), Magaña-Loaizas team demonstrerade framgångsrikt en metod för att generera grupper av fotoner med samma kraftfulla egenskaper-kända som multiphotontillstånd.
Genom att subtrahera några fotoner, Magaña-Loaiza sa:"Vi kan omforma vågpaketets form och artificiellt öka antalet fotoner i det."
Dessutom, medan tidigare forskare producerade multiphoton -tillstånd med hjälp av flera källor, Magaña-Loaizas team lyckades bygga en enda källa för att producera multiphotonpaket som delar likheter med intrasslade lasrar:en stor teknisk prestation.
Källa till intrasslade fotoner. En lins används för att fokusera pumpstrålen på den olinjära kristallen, de genererade intrasslade fotonerna samlas in av en andra lins och skickas sedan till en polariserande stråldelare. Detta används för att dirigera intrasslade fotoner till olika portar i källan. Fotoner med olika polarisationer kommer fram genom olika utgångsportar. Den röda lasern i polariserande stråldelare används för inriktningsändamål. Upphovsman:Elsa Hahne, LSU
Men kanske mest imponerande, publikationen avslöjar att Magaña-Loaizas team kan generera flera typer av ljus med manipulerbara kvanttillstånd i en enda installation.
"Jag tror verkligen att vi gör något nytt, och jag tror att folk börjar känna igen det här, " han sa.
Förutom att generera enstaka fotoner, de kan också producera intrasslat laserljus och intrasslat naturligt ljus (dvs. solljus) med önskade egenskaper.
"Om du kan manipulera ljus på denna grundläggande nivå kan du konstruera ljus, " han sa.
Magaña-Loaiza erhöll sin doktorsexamen i experimentell kvantoptik vid University of Rochester 2016 innan han blev forskningsassistent vid National Institute of Standards and Technology i Boulder, Colo. Han började sedan på fakulteten vid LSU i augusti 2018, där han leder gruppen experimentell kvantfotonik. Spännande framsteg inom kvantmetrologi, gruppen använder källor till intrasslade fotoner för att utveckla flera kvanttekniker. Ett magasin Magaña-Loaiza skrev nyligen tillsammans med Dr. You medan den senare fortfarande var doktorand, "Multiphoton quantum metrology utan för- och eftervalda mätningar, "inklusive bidrag från LSU -fysikern Jonathan Dowling och flera medarbetare, valdes ut som vinnare av Emil Wolf Outstanding Student Paper Competition den här veckan.
Pappret, "Multiphoton quantum-state engineering med villkorliga mätningar, "är tillgängligt online i Nature's npj Quantum Information .
