Вперше у світі фізики створили квантову заплутаність із сонячного світла без лазера

Квантова заплутаність електронів з сонячного світла

Як повідомляє НВ — Техно: Уперше у світі фізики з Оттавського університету (Канада) та Інституту науки про світло імені Макса Планка (Німеччина) згенерували квантову заплутаність електронів безпосередньо із сонячного світла, без використання лазера. Це досягнення, опубліковане 19 серпня в журналі Optica, відкриває нові можливості для розвитку квантових технологій.

Експериментальна установка

У дослідженні використано експериментальну установку, що складається з лінзи Френеля, розміром із вікно, та спеціальної лійки, яка концентрує зібране сонячне світло в оптичне волокно завтовшки з людську волосину. Сфокусований промінь спрямовувався на спеціальний кристал, де відбувалася генерація заплутаних фотонів. Дослідники зосередилися на поляризації, орієнтації коливань електромагнітного поля, забезпечивши умови, за яких колір і напрямок світла не впливали на поляризаційний стан фотонів.

Отримані фотони на 94% відповідали ідеально заплутаному стану та порушували нерівність Белла, що є класичним підтвердженням квантової природи явища. Раніше для створення заплутаних фотонів використовувалися високоенергетичні лазери, що свідчить про значний прорив в даній галузі. Багато провідних фізиків сумнівалися в можливості запуску нелінійних оптичних процесів за допомогою сонячного світла, однак результати дослідження спростовують ці сумніви.

Ця технологія має потенціал здешевити та спростити квантові системи, зокрема для супутникового шифрування. Космічні супутники зможуть генерувати надійні ключі шифрування, використовуючи безкоштовне сонячне світло. Метод також стане в пригоді для віддалених наукових станцій і масштабування квантових обчислень, відкриваючи нові горизонти для досліджень у цій перспективній галузі.

Це відкриття може кардинально змінити підходи до квантового шифрування та обчислень, оскільки дозволяє використовувати доступне та екологічне джерело енергії - сонячне світло.

Застосування таких технологій у супутникових системах може значно підвищити рівень безпеки комунікацій і зменшити витрати на енергетичну інфраструктуру. Квантові технології, здобуті завдяки цьому дослідженню, не лише розширять можливості в наукових дослідженнях, але й можуть знайти практичне застосування в різних галузях промисловості.

Це відкриття не лише підкреслює важливість сонячного світла у квантових технологіях, але й відкриває нові можливості для подальших експериментів. Наприклад, науковці з США вже успішно передали заплутані фотони на значну відстань, що демонструє реальні перспективи використання квантових комунікацій у різних сферах.