Ученые получили запутанные фотоны с помощью солнечного света
Ученые впервые использовали солнечный свет для получения квантово-запутанных фотонов. Разработка может снизить энергопотребление квантовых систем и упростить их размещение на спутниках.
МОСКВА, 7 августа /Новости науки/. Ученые в Германии получили пары квантово-запутанных фотонов с помощью обычного солнечного света. Результаты международного исследования опубликованы в журнале Optica.
Современные квантовые установки обычно используют мощные лазеры, потребляющие много энергии и требующие дополнительного оборудования. Новый метод в перспективе позволит создавать более экономичные системы квантовой связи, вычислений и высокоточных измерений. Например, спутники смогут получать ключи шифрования с помощью солнечного света, которого в космосе достаточно, без установки части лазерного оборудования.
«Наша работа показывает, что для создания квантовой запутанности можно использовать доступные природные источники света. Это открывает путь к более экономичным и доступным квантовым технологиям», — рассказал первый автор исследования Чэн Ли.
Для эксперимента ученые применили спонтанное параметрическое рассеяние — процесс, при котором фотон в особом нелинейном кристалле разделяется на два связанных фотона. Обычно кристалл освещают лазером, но исследователи заменили его поляризованным солнечным светом.
Солнечный свет состоит из множества цветов, а его лучи распространяются в разных направлениях. Ученые построили установку так, чтобы эти различия не влияли на поляризацию возникающих фотонов. В результате квантовая связь сохранялась, несмотря на пространственную и временную неупорядоченность исходного света.
Отдельной задачей стала концентрация солнечного света на кристалле размером всего несколько миллиметров. Специалисты Института науки о свете создали для этого стеклянное устройство в форме конуса. Оно собирало свет от линзы Френеля размером с обычное окно и направляло его в оптоволокно толщиной с человеческий волос.
Квантовая томография показала, что полученное состояние на 94% соответствовало идеально запутанному. Корреляции между фотонами также нарушали неравенство Белла, поэтому их невозможно было объяснить законами классической физики. С учетом различий в ширине спектра результат оказался сопоставим с показателями лазерных установок.
Ранее исследователи той же группы показали, что запутанные фотоны можно получать с помощью некогерентного света светодиода. Эксперимент с Солнцем подтвердил, что для создания квантовой запутанности строгая согласованность световых волн требуется не всегда. Теперь ученые намерены повысить яркость источника и качество запутывания, чтобы подготовить технологию к работе вне лаборатории.
Современные квантовые установки обычно используют мощные лазеры, потребляющие много энергии и требующие дополнительного оборудования. Новый метод в перспективе позволит создавать более экономичные системы квантовой связи, вычислений и высокоточных измерений. Например, спутники смогут получать ключи шифрования с помощью солнечного света, которого в космосе достаточно, без установки части лазерного оборудования.
«Наша работа показывает, что для создания квантовой запутанности можно использовать доступные природные источники света. Это открывает путь к более экономичным и доступным квантовым технологиям», — рассказал первый автор исследования Чэн Ли.
Для эксперимента ученые применили спонтанное параметрическое рассеяние — процесс, при котором фотон в особом нелинейном кристалле разделяется на два связанных фотона. Обычно кристалл освещают лазером, но исследователи заменили его поляризованным солнечным светом.
Солнечный свет состоит из множества цветов, а его лучи распространяются в разных направлениях. Ученые построили установку так, чтобы эти различия не влияли на поляризацию возникающих фотонов. В результате квантовая связь сохранялась, несмотря на пространственную и временную неупорядоченность исходного света.
Отдельной задачей стала концентрация солнечного света на кристалле размером всего несколько миллиметров. Специалисты Института науки о свете создали для этого стеклянное устройство в форме конуса. Оно собирало свет от линзы Френеля размером с обычное окно и направляло его в оптоволокно толщиной с человеческий волос.
Квантовая томография показала, что полученное состояние на 94% соответствовало идеально запутанному. Корреляции между фотонами также нарушали неравенство Белла, поэтому их невозможно было объяснить законами классической физики. С учетом различий в ширине спектра результат оказался сопоставим с показателями лазерных установок.
Ранее исследователи той же группы показали, что запутанные фотоны можно получать с помощью некогерентного света светодиода. Эксперимент с Солнцем подтвердил, что для создания квантовой запутанности строгая согласованность световых волн требуется не всегда. Теперь ученые намерены повысить яркость источника и качество запутывания, чтобы подготовить технологию к работе вне лаборатории.
