Een foton 'zien', doet het foton verdwijnen: een lichtgevoelige cel in het netvlies detecteert een foton door het te absorberen. Het principe dat je een foton alleen kunt zien door hem te vernietigen geldt niet alleen voor het oog, maar voor alle apparaten die licht registreren: detectie = destructie.
Maar nu niet meer.
Onderzoekers rapporteren deze week dat ze tamelijk efficiënt individuele fotonen kunnen detecteren zonder die te absorberen. 74 procent van de fotonen wordt door hun apparaat gedetecteerd, waarbij 66% procent de detectie overleeft.
Trilholte
De nieuwe detector is een zeer subtiel apparaat, op basis van een zogeheten optische trilholte. Dit is in wezen een vacuüm gezogen buisje met aan beide uiteinden spiegels. De afstand tussen de spiegels is zodanig, dat licht met één bepaalde golflengte (dat wil zeggen: alleen fotonen met één bepaalde energie) er precies een geheel aantal malen tussen past en vrijwel eindeloos heen en weer kan kaatsen. Echter, een van beide spiegels is niet 100% reflecterend en kan een van buiten komend foton met die energie doorlaten.
In het midden van het vacuüm buisje bevindt zich één atoom rubidium, dat met een soort 'pincetten' van laserstralen op zijn plaats wordt gehouden (de golflengte van deze lasers is heel anders dan die van het foton wat eventueel door de spiegel heen gaat, zodat ze het experiment niet verstoren). Hoewel het apparaat gewoon op kamertemperatuur is, wordt het geïsoleerde rubidium-atoom, eveneens met laserlicht, afgekoeld tot minder dan 0,0001 graad boven het absolute nulpunt. Bovendien wordt het atoom in 'superpositie' gebracht, zodat het in een mix van twee toestanden tegelijk verkeert. Het is te vergelijken met een stoplicht dat tegelijkertijd half op rood en half op groen staat.
Verklikker
Wanneer nu een foton tegen de deels doorlaatbare spiegel botst, is er een flinke waarschijnlijkheid (66 procent in dit experiment) dat het foton volkomen onveranderd terugkaatst en niet in de trilholte doordringt, maar toch de superpositie van het rubidium-atoom verstoort, zodat dit in een van beide toestanden (stoplicht op rood, of op groen) terecht komt. Dit is een vreemd soort non-locale invloed die klassiek niet kan, maar in de quantummechanica wel. De toestand van het atoom is daarna op een min of meer klassieke manier te detecteren.
Het atoom fungeert dus als een zeer gevoelige verklikker van het weerkaatsende foton, zonder dat het daarvan energie overneemt.
Bronnen, lees meer:
Noorderlicht
LaserFocusWorld
Publicatie:
Andreas Reiserer, Stephan Ritter, Gerhard Rempe: Nondestructive Detection of an Optical Photon
