Ett team med australiska kvantteoretiker har visat hur man bryter en gräns som man trodde, i 60 år, att i grunden begränsa lasernas sammanhang.

Samstämmigheten hos en laserstråle kan ses som antalet fotoner (ljuspartiklar) som släpps ut i rad i strålen med samma fas (alla vinkar ihop). Den avgör hur väl den kan utföra en mängd olika precisionsuppgifter, som att styra alla komponenter i en kvantdator.

Nu, i ett papper publicerat i Naturfysik , forskarna från Griffith University och Macquarie University har visat att ny kvantteknologi öppnar möjligheten att göra denna sammanhang betydligt större än man trodde var möjlig.

"Den konventionella visdomen går tillbaka till en berömd artikel från 1958 av amerikanska fysiker Arthur Schawlow och Charles Townes, "sade professor Wiseman, projektledare och direktör för Griffith's Center for Quantum Dynamics.

Var och en av dem vann ett Nobelpris för sitt laserarbete.

"De visade teoretiskt att strålens koherens inte kan vara större än kvadraten för antalet fotoner lagrade i lasern, " han sa.

"Men de gjorde antaganden om hur energi tillförs lasern och hur den frigörs för att bilda strålen.

"Antagandena var vettiga vid den tiden, och gäller fortfarande de flesta lasrar idag, men de krävs inte av kvantmekanik. "

"I vårt papper, vi har visat att den sanna gränsen för kvantmekaniken är att koherensen inte kan vara större än den fjärde effekten för antalet fotoner lagrade i lasern, "säger docent Dominic Berry, från Macquarie University.

"När det lagrade antalet fotoner är stort, som vanligtvis är fallet, vår nya övre gräns är mycket större än den gamla. "

Men kan denna nya gräns för samstämmighet uppnås? "Ja, "säger doktor Nariman Saadatmand, en forskare i professor Wisemans grupp.

"Genom numerisk simulering har vi hittat en kvantmekanisk modell för en laser som uppnår den teoretiska övre gränsen för koherens, i en stråle som annars inte går att skilja från en konventionell laser. "

Så när får vi se dessa nya superlasrar? "Förmodligen inte på ett tag, säger Travis Baker, doktorand student på projektet vid Griffith University. "Men vi bevisar att det skulle vara möjligt att konstruera vår verkligt kvantbegränsade laser med hjälp av supraledande teknik. Detta är samma teknik som används i dagens bästa kvantdatorer, och vår föreslagna enhet kan ha applikationer inom det området. "

"Vårt arbete väcker många intressanta frågor, till exempel om det kan tillåta mer energieffektiva lasrar, '' Sade professor Wiseman. "Det skulle också vara en stor fördel, så vi hoppas kunna undersöka det i framtiden. "