「１個の光子」というものについて

質問

（１）「１個の光子」というものは、検出することが可能なのでしょうか？

（２）「１個の光子」というものを検出可能な場合、何をもって、どのようなことをもって、「１個の光子」である（「１個の光子」であった、「１個の光子」が引き起こした現象であった）とするのでしょうか？

（３）「１個の光子」というものは、実際に検出されている（検出できている）のでしょうか？

（４）「１個の光子」というものの周波数は、どのようにして検出するのでしょうか？

（５）「１個の光子」というものの周波数は、実際に検出されている（検出できている）のでしょうか？

（６）「１個の光子」というものは、「偏光」という性質を有しているのでしょうか？

（７）「１個の光子」というものが「偏光」という性質を有していることは、実際に検出されている（検出できている）のでしょうか？

よろしくお願いします。

回答No.2

leo-ultra

最近、量子情報通信の分野などで、「単一光子源」というものがたくさんの系で実現され、研究されています。

むしろ世の中の多くのものは「単一光子源」なのですが、そこらじゅうにあり過ぎるので、光が重なって区別がつかないだけです。

そこで、発光する原子を（その波長域で）発光しない材料中に非常に低濃度で分散させます。
そして顕微鏡で覗くのです。うまくいくと顕微鏡の視野の中に１個しか発光原子が入らないような状況をつくることができます。この顕微鏡から出てくるのが「１個の光子」です。

「１個の光子」か見分ける面白い性質は、１個の光子源だと、光った後、しばらく光ることができなくなるので、
発光の時間相関を測定するとわかります。

お礼

ありがとうございます。

＞・・・発光する原子を（その波長域で）発光しない材料中に非常に低濃度で分散させます。そして顕微鏡で覗くのです。うまくいくと顕微鏡の視野の中に１個しか発光原子が入らないような状況をつくることができます。この顕微鏡から出てくるのが「１個の光子」です。

＞「１個の光子」か見分ける・・・１個の光子源だと、光った後、しばらく光ることができなくなるので、発光の時間相関を測定するとわかります。

ありがとうございます。

回答No.1

hitokotonusi

厳密に証明されているかといわれると(2)の点でいささか怪しげな点はありますが，
光電子増倍菅というものを用いることで光子一つを一つの電気パルスとして検出できます。すくなくとも検出できると称しています。これはフォトカウンティングと呼ばれています。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%85%89%E9%9B%BB%E5%AD%90%E5%A2%97%E5%80%8D%E7%AE%A1
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%95%E3%82%A9%E3%83%88%E3%83%B3%E3%82%AB%E3%82%A6%E3%83%B3%E3%83%86%E3%82%A3%E3%83%B3%E3%82%B0

パルスハイトアナライザーとかマルチチャンネルアナライザーという装置を使うとパルスのエネルギー分解ができるので，二つ同時に入ってくればパルス高で選別できるはずです。
また，エネルギーがわかればE＝hνの式から振動数がわかります。

偏向については偏光子を入れた光散乱実験でフォトカウンティングがなされているので，実際に検出されていると言っていいのではないでしょうか。

お礼

ありがとうございます。

＞・・・光電子増倍菅というものを用いることで光子一つを一つの電気パルスとして検出できます。すくなくとも検出できると称しています。

＞偏向については偏光子を入れた光散乱実験でフォトカウンティングがなされているので，実際に検出されていると言っていいのではないでしょうか。

ありがとうございます。