اپتیک و کوانتوم

توانایی توصیف حالت‌های کوانتومی نوری، این روش را به ابزاری ضروری برای پردازش اطلاعات کوانتومی تبدیل می‌کند. به عنوان مثال، دانش دقیق مشخصه‌یابی برای استفاده در رایانه‌های کوانتومی مهم است. نتایج اکنون در Optica Quantum  منتشر شده است.

تیمون شاپلر از گروه کاری Paderborn"اپتیک کوانتومی مزوسکوپی" در دپارتمان فیزیک توضیح می‌دهد: «تشخیص هوموداین روشی است که اغلب در اپتیک کوانتومی برای بررسی ماهیت موج مانند حالت‌های کوانتومی نوری استفاده می‌شود».

او به همراه دکتر ماکسیمیلیان پروت از این روش برای بررسی متغیرهای به اصطلاح پیوسته حالات کوانتومی نوری استفاده کرده است. این شامل خواص متغیر امواج نور است. این خواص می‌توانند، برای مثال، دامنه یا فاز باشند، یعنی رفتار نوسانی امواج، که برای دستکاری هدفمند نور مهم هستند.

برای اولین بار، فیزیکدانان از آشکارسازهای تک فوتون نانوسیم ابررسانا (SNSPDs) برای اندازه‌گیری‌ها استفاده کرده‌اند که در حال حاضر سریع‌ترین دستگاه برای شمارش فوتون است. این دو دانشمند با چیدمان آزمایشی خاص خود نشان دادند که یک آشکارساز homodyne با SNSPD پاسخ خطی به شار فوتون ورودی دارد.

«در اصل، ادغام آشکارسازهای تک فوتونی ابررسانا مزایای زیادی در زمینه متغیرهای پیوسته به همراه دارد، به ویژه پایداری فاز ذاتی. این سیستم‌ها همچنین تقریبا 100٪ راندمان تشخیص روی تراشه دارند. این بدان معنی است که هیچ ذره‌ای در طول این مدت از بین نمی‌رود. نتایج آنها می‌تواند توسعه آشکارسازهای هموداین بسیار کارآمد با آشکارسازهای حساس به تک فوتون را امکان پذیر کند». کار با متغیرهای پیوسته نور، امکانات جدید و هیجان انگیزی را در پردازش اطلاعات کوانتومی فراتر از کیوبیت‌ها، واحدهای محاسباتی معمول رایانه‌های کوانتومی، باز می‌کند.

Maximilian Protte et al, Low-noise balanced homodyne detection with superconducting nanowire single-photon detectors, Optica Quantum (2023).