Исследователи разработали технологию создания света из запутанных фотонов. Она поможет измерять поведение электронов с рекордным временным разрешением. Физики из университета Пердью предложили нетрадиционный способ генерации света из запутанных фотонов. Технология использует атомы гелия в качестве источника связанных частиц. Разработка найдет применение в спектроскопии и квантовой визуализации.

Исследователи предложили метод генерации запутанных фотонов на длинах волн экстремального ультрафиолетового излучения. В своих теоретических расчетах физики продемонстрировали, что, воздействуя светом на гелий, можно вызвать двухфотонный распад метастабильного атомного состояния. В результате атомы испускают два запутанных по энергии и времени фотона с шириной полосы пропускания, равной общему интервалу энергии 20,62 эВ.

Принципы работы и схема установки. Изображение: Wang et al., Phys. Rev. Research

Запутанность — странное явление в квантовой физике, когда две частицы связаны друг с другом независимо от расстояния между ними, объясняют ученые. При этом измерение одной из частиц автоматически определяет состояние второй.

Запутанные фотоны в нашей работе гарантированно прибывают в заданное место в течение очень короткого промежутка из нескольких аттосекунд, если они проходят одинаковое расстояние. Эта корреляция во времени их прибытия делает их очень полезными для измерения сверхбыстрых событий, – Ниранджан Шиварам, доцент кафедры физики и астрономии университета Пердью.

Наблюдение процессов, происходящих внутри атомов, требует чувствительных инструментов. Современные аттосекундные лазерные импульсы обеспечивают разрешение около 40 аттосекуд (40×10^-18 с). С помощью запутанных фотонов можно будет создавать «изображения» с разрешением несколько аттосекунд или даже зептосекунд (10^-21 с).