เทคโนโลยีควอนตัมใหม่รวมอิเล็กตรอนและโฟตอนอิสระ

คอมพิวเตอร์ที่เร็วขึ้น การสื่อสารที่ป้องกันการแตะ เซ็นเซอร์รถยนต์ที่ดีขึ้น -- เทคโนโลยีควอนตัมมีศักยภาพในการปฏิวัติชีวิตของเราเช่นเดียวกับการประดิษฐ์คอมพิวเตอร์หรืออินเทอร์เน็ต ผู้เชี่ยวชาญทั่วโลกกำลังพยายามใช้ผลการวิจัยพื้นฐานเกี่ยวกับเทคโนโลยีควอนตัม เพื่อจุดประสงค์นี้ พวกเขามักจะต้องการอนุภาคแต่ละตัว เช่น โฟตอน ซึ่งเป็นอนุภาคมูลฐานของแสง ที่มีคุณสมบัติเฉพาะ อย่างไรก็ตาม การได้มาซึ่งอนุภาคแต่ละชิ้นนั้นซับซ้อนและต้องใช้วิธีการที่สลับซับซ้อน ในการศึกษาที่ตีพิมพ์ในวารสารScience เมื่อเร็ว ๆ นี้ นักวิจัยได้นำเสนอวิธีการใหม่ที่สร้างอนุภาคเดี่ยว 2 อนุภาคพร้อมกันในรูปของคู่ ทีมงานนานาชาติจาก Göttingen Max Planck Institute (MPI) for Multidisciplinary Sciences, University of Göttingen และ Swiss Federal Institute of Technology ในเมืองโลซานน์ (EPFL) ประสบความสำเร็จในการประกบอิเล็กตรอนเดี่ยวและโฟตอนอิสระในกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน ในการทดลองของเกิตทิงเงน ลำแสงจากกล้องจุลทรรศน์อิเลคตรอนจะผ่านชิปออปติคัลที่ประดิษฐ์ขึ้นโดยทีมงานชาวสวิส ชิปประกอบด้วยข้อต่อไฟเบอร์ออปติกและเรโซเนเตอร์รูปวงแหวนที่เก็บแสงโดยทำให้โฟตอนที่เคลื่อนที่เป็นวงกลม Armin Feist นักวิทยาศาสตร์จาก MPI และหนึ่งในผู้เขียนคนแรกของการศึกษาอธิบายว่า "เมื่ออิเล็กตรอนกระเจิงที่เรโซเนเตอร์ที่ว่างเปล่าในตอนแรก โฟตอนจะถูกสร้างขึ้น" "ในกระบวนการ, อิเล็กตรอนจะสูญเสียพลังงานในปริมาณที่โฟตอนต้องการเพื่อสร้างจากไม่มีอะไรในเรโซเนเตอร์ ผลที่ตามมาคือ อนุภาคทั้งสองเชื่อมต่อกันผ่านการทำงานร่วมกันและสร้างคู่" ด้วยวิธีการวัดที่ได้รับการปรับปรุง นักฟิสิกส์สามารถตรวจจับอนุภาคแต่ละตัวที่เกี่ยวข้องและการสำแดงพร้อมกันได้อย่างแม่นยำ เทคโนโลยี ควอนตัมแห่งอนาคตพร้อมอิเล็กตรอนอิสระ Germaine Arend ผู้สมัครระดับปริญญาเอกของ MPI และผู้เขียนคนแรกของการศึกษากล่าวว่า "ด้วยคู่อิเล็กตรอน-โฟตอน เราจำเป็นต้องวัดเพียงอนุภาคเดียวเพื่อให้ได้ข้อมูลเกี่ยวกับปริมาณพลังงานและลักษณะทางโลกของอนุภาคที่สอง" ซึ่งช่วยให้นักวิจัยสามารถใช้อนุภาคควอนตัมหนึ่งอนุภาคในการทดลองได้ ในขณะเดียวกันก็ยืนยันการมีอยู่ของมันด้วยการตรวจจับอนุภาคอีกอนุภาคหนึ่ง ในรูปแบบที่เรียกว่า Heralding Scheme คุณสมบัติดังกล่าวจำเป็นสำหรับการใช้งานจำนวนมากในเทคโนโลยีควอนตัม คลอส โรเปอร์ส ผู้อำนวยการมักซ์พลังค์มองว่าคู่อิเล็กตรอน-โฟตอนเป็นโอกาสใหม่สำหรับการวิจัยควอนตัม: "วิธีการนี้เปิดโอกาสใหม่ๆ ที่น่าสนใจในกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน ในด้านเลนส์ควอนตัม คู่โฟตอนที่พันกันยุ่งเหยิงได้ปรับปรุงการสร้างภาพแล้ว ด้วยผลงานของเรา แนวคิดดังกล่าว สามารถสำรวจได้ด้วยอิเล็กตรอน" Tobias Kippenberg ศาสตราจารย์แห่ง EPFL กล่าวเสริมว่า "เป็นครั้งแรกที่เรานำอิเล็กตรอนอิสระเข้าสู่กล่องเครื่องมือของวิทยาศาสตร์ข้อมูลควอนตัม ในวงกว้างกว่านั้น การประกบอิเล็กตรอนอิสระกับแสงโดยใช้โฟโตนิกส์ในตัวสามารถเปิดทางไปสู่เทคโนโลยีควอนตัมแบบไฮบริดประเภทใหม่ "