量子光学用sCMOs、EMCCD、CCDカメラ

Andorの製品ポートフォリオは、量子もつれ光子研究で広く活用される高性能検出器ソリューションを幅広く取り揃えており、量子光学および量子情報科学における重要な新機能の実現に貢献しています。量子暗号、量子通信、量子コンピューティングは、近い将来、量子もつれ光子の高忠実度読み出しに依存するようになるでしょう。

特に重要なのは、定量的な測定を実現するための卓越した設計品質に対するAndorの比類なき取り組みであり、これはお客様の処理能力を最大化し、エンタングルメント研究において極めて重要なノイズを最小化することを目的としています。

ソリューションノート：もつれた光子の研究

応用と技術

量子イメージングがシュレーディンガーの猫を救う

ウィーン大学のツァイリンガー研究グループに所属する科学者チームは、Andor製電子増倍CCD（EMCCD）カメラを用いた新規実験により、他のイメージング応用分野に具体的な影響を与える量子イメージングを実現しました。

この洗練された実験では、従来のゴーストイメージングや相互作用フリーイメージングの手法を改良し、量子イメージングの発生を実証するとともに、この技術の将来的な応用可能性を示した。

単一光子ホログラフィー

ごく最近まで、単一光子のホログラムを作成することは物理学の基本法則により不可能と考えられてきました。しかし、ワルシャワ大学物理学部の科学者たちは、古典的なホログラフィの概念を量子現象の世界に適用することに成功しました。

新たな測定技術により、彼らは史上初の単一光子ホログラムの記録に成功し、これにより量子力学の基礎に新たな光を当てました。

光子疎微小構造顕微鏡法

グラスゴー大学Padgett研究グループの研究者らは、相関光子の波長が著しく異なるカメラベースのゴーストイメージングシステムについて報告します。1550 nm波長の赤外光子が被写体を照射する一方、画像データは高効率・低ノイズのAndor ICCDカメラを用いて、460 nm波長の可視光子から位置相関のある同時検出光子として記録されます。

赤外照明から可視検出波長への効率的な画像情報変換と単一光子計数能力により、わずか100 pJ cm^⁻²s^⁻¹の光パワー密度で対象物を照明しながら画像取得が可能となりました。この波長変換型ゴーストイメージング技術は、光感受性試料の撮像や、隠密操作が求められる場面での応用が期待されます。

量子もつれのリアルタイムイメージング

量子もつれは、二つの粒子がたとえ遠く離れていてもつながった状態を保ち、一方の粒子に施された作用がもう一方に影響を与える現象です。アインシュタインは光子の量子もつれを「不気味な遠隔作用」と表現しました。ウィーン大学のZeilinger研究グループは、Andor製ICCDカメラを用いて、検出器が十分に高速かつ高感度であるため、もつれたパートナー光子に対する測定効果をリアルタイムで可視化できることを実証しました。

さらに、ICCDカメラの使用により、任意の空間モードのエンタングルメントを生成する装置の高い柔軟性を実証できました。これは量子光学における可視化がエンタングルメントの直感的理解を深めるだけでなく、量子科学の応用を向上させる可能性を示唆しています。

超低温量子気体

量子気体（ボース＝アインシュタイン凝縮体（BEC）など）の研究では、絶対Kelvinに近い温度でMOTトラップに閉じ込められた原子やイオンの高速ダイナミクスを可視化できる高性能検出器が極めて有用です。MOTを停止直後の閉じ込め種の急速なダイナミクスを可視化することは、閉じ込め原子／イオン雲の基本特性を解明する上で重要となる場合が多いです。さらに、微量かつ個別の閉じ込め原子群の蛍光イメージングを行う必要性が生じる場合もあります。

Oxford Instruments Andor Technologyが提供する市場をリードするEMCCD、CCD、sCMOs検出器のポートフォリオは、様々な実験システムやイメージング手法において、多様な種類の量子ガスのイメージングに多様なソリューションを提供します。