Чтобы улучшить квантовые технологии, ученым часто требуются отдельные частицы, такие как фотоны (элементарные частицы света) с особыми свойствами. Но это не так просто, поэтому физики разработали новый метод, который одновременно генерирует две отдельные частицы в виде пары.
Они успешно соединили отдельные свободные электроны и фотоны в электронном микроскопе. В эксперименте в Геттингенском университета луч электронного микроскопа проходит через встроенный оптический чип, изготовленный в Швейцарском федеральном технологическом институте в Лозанне. Чип состоит из оптоволоконной связи и кольцеобразного резонатора, который накапливает свет, удерживая движущиеся по кругу фотоны.
Когда электрон рассеивается в изначально пустом резонаторе, генерируется фотон. В процессе, электрон теряет ровно столько энергии, сколько требуется фотону для создания практически из ничего в резонаторе. В результате, две частицы взаимодействуют и соединяются, образуя пару. Усовершенствованный метод измерения позволил физикам точно определить вовлеченные отдельные частицы и их одновременное проявление.
С парой электрон-фотон физикам нужно измерить только одну частицу, чтобы получить информацию об энергетическом содержании и временном появлении второй. Так исследователи могут использовать одну квантовую частицу в эксперименте и, в то же время, подтверждать ее присутствие, обнаруживая другую частицу в схеме предвестников. Такая функция изменит квантовые технологии, усовершенствовав их.
Метод изменит электронную микроскопию. В области квантовой оптики запутанные пары фотонов уже улучшают изображения. Теперь такие концепции можно исследовать с помощью электронов.
