Науковці з Оттавського університету (Канада) та Інституту науки про світло імені Макса Планка (Німеччина) вперше в історії змогли згенерувати квантову заплутаність електронів безпосередньо із сонячного світла.
Досі для створення заплутаних фотонів — ключового елемента квантових обчислень, сенсорів і шифрування — обов’язково використовували високоенергетичні лазери. Результати дослідження оприлюднено в науковому журналі Optica.
Читайте також:
Квантова революція. Американські фізики вимірюватимуть електромагнітні поля за допомогою алмазів Головна складність полягала в тому, що сонячне світло є некогерентним: воно позбавлене синхронності й однорідності та має різні довжини хвиль. Досі багато провідних фізиків сумнівалися в можливості запуску нелінійних оптичних процесів за допомогою такого хаотичного джерела. Проте дослідники створили експериментальну установку, що складалася з лінзи Френеля розміром із вікно та спеціальної лійки, яка концентрувала зібране сонячне світло в оптичне волокно завтовшки з людську волосину. Після цього сфокусований промінь спрямовувався на спеціальний кристал.
Щоб подолати хаотичність сонячного випромінювання, вчені зосередилися на його поляризації — орієнтації коливань електромагнітного поля. Конструкція пристрою забезпечила умови, за яких колір і напрямок світла не впливали на поляризаційний стан фотонів.
Отримані фотони успішно пройшли ключові випробування: вони на 94% відповідали ідеально заплутаному стану та порушували нерівність Белла, що є класичним підтвердженням явища квантової природи.
У майбутньому ця технологія дозволить створювати дешевші, простіші та енергоефективніші квантові системи. Зокрема, космічні супутники зможуть генерувати надійні ключі шифрування за допомогою безкоштовного сонячного світла, що усуне потребу встановлювати на борту громіздкі й енергозатратні лазерні системи. Цей метод також стане в пригоді для віддалених наукових станцій і масштабування квантових обчислень.
Читайте також:
Квантовий зв’язок у місті. Вчені передали заплутані фотони на 62 км звичайним оптичним кабелем
