Вдалося на 90% скоротити квантовий шум у лазерному промені - і створити пристрій для пошуку гравітаційних хвиль і квантової криптографії.
Світло світлу ворожнеча: випромінювання звичайної лампи розжарювання - справжня суміш різних довжин хвиль і фаз, а лазерний промінь монохроматичний (тобто, володіє строго певною довжиною хвилі) і когерентний (тобто, фази всіх його хвиль змінюються синхронно). Однак і лазери схильні до ефекту фотонного шуму. Справа в тому, що середня кількість фотонів променя не залишається постійним. Якщо за деякий час їх приходить N, то чим коротше цей проміжок часу, тим вище відхилення від цього числа. Для більшості практичних рішень це несуттєво, але коли справа йде про технології і дослідження найвищої точності, фотонний шум стає серйозною проблемою.
Німецькі фізики на чолі з Романом Шнабелем (Roman Schnabel) зуміли знизити фотонний шум відразу в 10 разів, використавши ефект «стиснення» лазерного променя, в результаті чого розподіл фотонів у часі став на порядок більш рівномірним. Технічно, домогтися цього вдалося, використавши кристал з подвійним заломленням. Для підготовки до роботи його висвітлювали лазером, так що вузли атомарної решітки кристала починали синхронно коливатися з частотою коливань «стимулюючого» лазерного променя. І лише потім на кристал впливали другим лазером, інфрачервоним. При цьому кристал міг регулювати непостійство фотонів у цьому промені: затримував надлишкові і повертав їх назад в промінь, коли число фотонів в промені знижувалося. У результаті дослідникам вдалося отримати стабільний «стислий» лазерний промінь, не тільки монохроматичний і когерентний, але і з майже постійним числом фотонів, що передаються в одиницю часу.
Такі «надчисті» промені знайдуть застосування, наприклад, у квантовій криптографії: будь-яке стороннє втручання в зашифрований за його допомогою потік інформації автоматично викличе різке підвищення фотонного шуму, а значить - буде марним для отримання секретів. Вони послужать прекрасним інструментом і в детекторах гравітаційних хвиль: вчені на чолі зі Шнабелем вже допрацьовують конструкцію для використання в європейському гравітаційному детекторі GEO600. А вже виявлення гравітаційних хвиль стане найважливішим проривом для сучасної науки. Детальніше про гравітаційні хвилі і про полювання на них ми писали в статті «Ряб простору-часу».
За публікацією PhysOrg.Com