По мере роста спроса на более безопасную передачу данных традиционные технологии связи сталкиваются с ограничениями, налагаемыми классической физикой, и поэтому приближаются к своим пределам с точки зрения безопасности. Квантовая связь может помочь нам преодолеть эти ограничения.
Квантовая связь использует квантовую природу света, используя одиночные фотоны в качестве носителей информации. Это принципиально отличается от традиционных технологий связи и может привести к разработке защищённых, высокопроизводительных систем связи.
Для будущих квантовых технологий потребуются новые источники одиночных фотонов. Недавно чрезвычайно тонкие двумерные полупроводники толщиной всего в несколько атомных слоёв продемонстрировали большой потенциал благодаря своим превосходным электрическим и оптическим свойствам. Хотя повышение эффективности генерации таких одиночных фотонов чрезвычайно важно, возможности этих материалов и их стратегии ещё не были тщательно изучены.
Команда исследователей из Киотского университета решила изучить то, что, по их прогнозам, может стать функциональным источником одиночных фотонов. Они предположили, что полупроводник в однослойном диселениде вольфрама, в который они ввели единственный дефект, будет связывать экситоны — электронно-дырочные пары — с дефектом и излучать только один фотон. Исследование опубликовано в журнале Science Advances.
Новый микроскоп создаёт 3D-привидения изображений наночастиц с использованием запутанных фотонов
Привидение-имиджинг похож на игру в «Морской бой». Вместо того чтобы видеть объект напрямую, учёные используют запутанные фотоны, чтобы убрать фон и выявить его силуэт. Этот метод можно использовать для изучения микроскопических сред без сильного освещения, что полезно для предотвращения фотоповреждений биологических образцов.
До сих пор квантовый призрак-имиджинг был ограничен двумя измерениями или двумя плоскостями в фиксированных положениях z. В новом исследовании, опубликованном в Optica, учёные из Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса (LLNL) разработали 3D-микроскоп для квантового призрачного изображения — первый в своём роде.
«Это новый способ 3D-визуализации, который может делать больше с большей чувствительностью и собирать больше информации без необходимости сканирования образца», — сказала учёный LLNL и автор Одри Эшун.
Физики показывают, что тензорные мезоны играют важную роль в рассеянии света на свете
Обычно световые волны могут проходить друг через друга без какого-либо сопротивления. Согласно законам электродинамики, два световых луча могут существовать в одном и том же месте, не влияя друг на друга; они просто перекрываются. Однако квантовая физика предсказывает эффект «рассеяния света на свете». Обычные лазеры недостаточно мощны, чтобы обнаружить его, но это наблюдалось на ускорителе частиц CERN. Виртуальные частицы могут буквально возникать из ничего на короткое время, взаимодействовать с фотонами и изменять их направление. Эффект чрезвычайно мал, но его необходимо точно понять, чтобы проверить теории физики элементарных частиц с помощью текущих высокоточных экспериментов на мюонах.
Команда из TU Wien (Вена) смогла показать, что ранее недооцениваемый аспект играет важную роль: вклад так называемых тензорных мезонов. Новые результаты опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Когда фотоны взаимодействуют с фотонами, могут создаваться виртуальные частицы. Их нельзя измерить напрямую, поскольку они исчезают сразу. В некотором смысле они постоянно присутствуют и отсутствуют одновременно — квантовая физика допускает такие суперпозиции состояний, которые были бы взаимоисключающими согласно нашему классическому повседневному пониманию.