Partiklars kvantegenskaper kan användas för att utföra beräkningar. En möjlighet är att låta enskilda ljuspartiklar, fotoner, lagra information med hjälp av egenskaper som dess polarisation. Men då krävs att man har en källa som kan producera fotonerna under kontrollerade former.

Nu har Gerhard Rempe vid tyska Max Planck-institutet och hans kollegor lyckats producera fotoner och styra deras riktning och polarisation i experiment. Resultaten har publicerats i ansedda forskningstidskriften Physical Review Letters.

Forskarna använde laserpulser för att få en enskild atom att kasta ut fotoner i en ström. En optisk grop bestående av två speglar med spegelytorna ställda mot varandra, 1 millimeter ifrånvarandra, användes för att ge fotonerna önskad riktning.

– Gropen påverkar atomen så att fotonerna den skickar ut får en riktning som är vinkelrät mot spegelytorna. En foton studsar sedan tusentals gånger innan den passerar igenom en av speglarna i en känd riktning, förklarar Gerhard Rempe för nättidningen physorg.com.

Att generera enstaka fotoner har gjorts förr. Men att dessutom bestämma deras polarisation – vibrationsrikning – är nytt. Det klarar forskarna genom att lägga ett magnetiskt fält över atomen. Då förändras polarisationen beroende på med vilken frekvens lasern pulserar. Man kan alltså styra den.

Enligt Rempe är detta ett steg på väg mot att använda kvantprocesser för beräkningar och kommunikation. Nu hoppas han kunna göra fotoner som hänger ihop med atomens inre tillstånd. Det, säger han, skulle bli ett första steg mot att skapa ett kvantnätverk som kunde låta kvantinformation överföras mellan olika laboratorier.