Fyzici objevili dosud neznámé efekty u kvantových detektorů světla

Autorka obrázku: Monika Tomanová
Thursday 23 March 2023, 13:00 – Text: Šárka Chovancová

Citlivé detektory světla se chovají jinak, než si vědci dosud mysleli. Zjistili to fyzici Josef Hloušek, Ivo Straka a Miroslav Ježek z katedry optiky Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého, kteří při výzkumu zaměřeném na jednofotonové detektory pozorovali nové děje. Následně prokázali, že se neslučují s dosavadní teorií fungování detektorů. Výsledky jejich odborné práce publikoval časopis Applied Physics Reviews.

Detekce světla na kvantové úrovni, kdy je nutné počítat jeho jednotlivé částice – fotony, je v současné době nedílnou součástí optických komunikací, biomedicínských zobrazovacích technik i analytických metod v chemii a materiálovém výzkumu. Všechny tyto aplikace spoléhají na lineární chování detektorů. To znamená, že výstup detektoru je přímo úměrný jeho osvitu. Čím více je detektor lineární, tím přesněji dokáže přijímat zprávy z komunikační linky nebo měřit propustnost vzorku.

I nejmodernější jednofotonové detektory ale trpí odchylkami, které je třeba přesně proměřit a následně je kompenzovat. Fyzici z přírodovědecké fakulty zjistili, že ani takový přístup nestačí a linearitu detektoru je třeba měřit přímo. Jimi použitá metoda odhalila dosud nepozorované jevy a navíc umožňuje přímou kalibraci detektoru světla bez jakékoliv již zkalibrované reference.

„Výzkum fotonických detektorů je rozsáhlou oblastí se značným aplikačním potenciálem. Nejčastější typy detektorů jsou velmi dobře charakterizované a jejich principy činnosti vědecká komunita dosud považovala za dobře známé. O to bylo větší naše překvapení, když jsme poprvé pozorovali odlišnosti od známého chování,“ uvedl Miroslav Ježek z katedry optiky.

Výzkumný projekt byl zahájen v rámci diplomové práce Josefa Hlouška na katedře optiky PřF UP. „Zpočátku jsme váhali, zda pozorované chování detektorů světla není pouze chyba našeho měření. Se zpřesňováním měření a rozšiřováním provedených analýz jsme ale dospěli k jistotě, že fotonické detektory vykazují jednoznačné odchylky od současných modelů,“ shrnul výsledek Josef Hloušek, který na katedře optiky nedávno obhájil doktorskou práci.

Nové poznatky olomouckých vědců lze uplatnit nejen v aplikacích založených na detektorech světla, ale i v testech jednoho ze základních postulátů kvantové fyziky – Bornova pravidla. „Díky soběstačnosti metody si každá laboratoř na světě může své detektory přímočaře sama charakterizovat,“ doplnil Ivo Straka, který je v současnosti vědeckým pracovníkem na Stockholmské univerzitě.

Výsledek výzkumu, který mění pohled na chování jednofotonových detektorů, je vyústěním několikaleté práce, na jejímž financování se podílela Grantová agentura ČR, Interní grantová agentura UP a katedra optiky PřF UP. Důležitou roli především v rozvoji zahraniční vědecké spolupráce hrál také projekt HYPER-U-P-S v rámci H2020 výzvy QuantERA, na jehož financování se podílela Evropská unie a Ministerstvo školství ČR.

Článek publikovaný v časopise Applied Physics Reviews najdete zde. Volně dostupný předtisk pak zde. Web Laboratoře kvantové optiky můžete navštívit zde.

Back

Privacy settings

We use cookies and any other network identifiers on our website that may contain personal data (e.g. about how you browse our website). We and some of the service providers we use have access to or store this data on your device. This data helps us to operate and improve our services. For some purposes, your consent is required to process data collected in this way. You can change or revoke your consent at any time (see the link at the bottom the page).

(Essential cookies enable basic functions and are necessary for the website to function properly.)
(Statistics cookies collect information anonymously. This information helps us to understand how our visitors use our website.)
(They are designed for promotional purposes, measuring the success of promotional campaigns, etc.)