Представлен новый метод описания искривленного света

Исследователи из университета Рочестера продемонстрировали новый метод исследования искривленного света: они описали распределение Вигнера.

Искривленный свет вызывает интерес ученых за его потенциал применения в квантовой связи. Дискретная природа одного из параметров определения искривленного света, орбитальный угловой момент, делает его привлекательным для кодирования квантовой информации.

Не существует известного фундаментального предела максимального значения орбитального углового момента, которое можно кодировать в фотон для достижения более быстрой связи, чем в случае с другими системами.

Однако прежде чем любая система может использоваться в квантовых коммуникациях, исследователям необходимо измерить и описать ее. Другие методы вывода волновой функции — свойства, описывающего квантовую систему в целом, например, квантовая томография или прямые измерения — были продемонстрированы ранее. Однако ученые в своей работе в издании Physical Review Letters заявили, что их техника особенно подходит для применений квантовой информации, включающей большое количество состояний орбитального углового момента.

Постдок Мухаммад Мирхоссейни с коллегами из института оптики показали, как можно добиться распределения Вигнера для искривленного света. Работа также представляет первое описание распределения Вигнера с включением дискретной переменной, как в случае с орбитальным угловым моментом.

— Помимо возможного использования в квантовых коммуникациях наша работа поможет описать атомные системы с квантовыми уровнями, сказал Мирхоссейни. — Распределение Вигнера искривленного света — хороший способ понять систему: он говорит не только о связи между двумя переменными, но и о поведении системы. Мы показали, что распределение Вигнера для суперпозиций искривленного света содержит отрицательные значения, которые указывают на волноподобного поведение.

Ученый полагает, что работа может указать возможное направление продвижения в дальнейших экспериментах.

— Измерять время в квантовых системах не так просто, как узнавать время по часам: доказательство может оказаться проблемным, заключил Мирхоссейни. — Связанная переменная орбитального углового момента, угол, похожа на фазу, которая сама по себе подобна времени. А потому, возможно, уроки, извлеченные нами, можно будет применить в других экспериментах, к системам, в которых нам требуется измерять время.