Физики разработали «квантовое оптоволокно»: по нему движутся запутанные фотоны

Исследователи реализовали перенос двухфотонных квантовых состояний света по оптоволокну с фазовым разделением.

Группа ученых разработала оптическую установку для отправки квантового света через волокно локализации Андерсона с фазовым разделением. Экспериментальная демонстрация показала, что связанное состояние фотонов сохраняется в процессе передачи. Технология после масштабирования найдет применение в квантовых коммуникациях и распределении квантовых ключей.

Схематическая иллюстрация эксперимента. Изображение: Alexander Demuth et al., Communications Physics

В эксперименте, проведенном физиками, специальное оптическое волокно с фазовым разделением соединяет передатчик и приемник. В качестве первого выступает квантовый источник света. Он генерирует квантово-коррелированные пары фотонов посредством спонтанного параметрического преобразования с понижением частоты в нелинейном кристалле.

В процессе генерации один фотон высокой энергии преобразуется в пары фотонов, каждый из которых имеет более низкую энергию. Длина волны такой пары составляет 810 нм.

В качестве приемника физики использовали матричную камеру с однофотонным лавинным диодом (SPAD). Такая камера, в отличие от обычных CMOS-камер, настолько чувствительна, что может обнаруживать одиночные фотоны с чрезвычайно низким уровнем шума, объясняют ученые. Кроме того, у нее очень большое временное разрешение, так что время «прибытия» одиночных фотонов известно с высокой точностью.

Оптоволокно с фазовым разделением: структура волокна (а), схема распространения света в идеальном (b) и реальном (с) волокне. Во втором случае свет частично рассеивается, перескакивая между локализованными модами. Изображение: Alexander Demuth et al., Communications Physics

В процессе эксперимента массив SPAD обнаружил и идентифицирова пары фотонов, которые приходят в одно и то же время (совпадают). Поскольку пары квантово-коррелированы, знание того, где обнаружен один из двух фотонов, говорит о местоположении другого фотона. Команда проверила эту корреляцию до и после отправки квантового света, успешно показав, что пространственная антикорреляция фотонов действительно сохраняется.

Исследователи продолжают работать над совершенствованием технологии. В частности они планируют создать оптическое волокно, в котором будут сведены к минимуму эффекты затухания, что увеличит дальность передачи связанных данных.


В отличие от обычных одномодовых оптических волокон, в которых данные передаются через одну сердцевину, волокно с фазовым разделением (PSF) или волокно для локализации Андерсона с фазовым разделением состоит из множества стеклянных нитей, встроенных в стеклянную матрицу с двумя разными показателями преломления. Поскольку в материале есть два показателя преломления, это создает латеральный беспорядок, который приводит к поперечной (двухмерной) андерсоновской локализации света в материале.


Читать далее:

Скоро на Землю обрушится магнитная буря

Названа главная опасность лунной миссии «Артемида»

Раскрыт истинный смысл мумификации: все это время ученые ошибались

На обложке: иллюстрация установки для передачи квантового света. Изображение: ICFO/ A. Cuevas

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
«Уэбб» раскрыл тайну центра Млечного Пути: почему там формируется слишком мало звезд
Космос
Рак распространяется как сеть: российские ученые наблюдали в 3D особенности развития опухолей
Наука
Солнечная буря сдавила магнитное поле Юпитера «как гигантский мяч для сквоша»
Космос
Анализ крови определяет стадию болезни Альцгеймера с точностью 92%: это поможет подобрать терапию
Наука
ИИ впервые прошел тест Тьюринга: GPT-4.5 обманул людей в 73% случаев
Новости
В Сколково нашли способ увеличить емкость суперконденсаторов для электромобилей
Наука
ИИ ускорил поиск дефектов трубопроводов в 30 раз
Новости
Под пирамидами Гизы нашли «скрытый город», но с учеными согласны не все
Наука
В Земле нашли «червоточину»: что происходит с литосферой
Наука
Появились новые фото угрожающего Земле астероида
Космос
Российский ИТ-рынок замедляется: почему это происходит и что дальше
Новости
«Яндекс» запустил конкурента Google и ChatGPT: чем отличается и как работает
Новости
Трагедию с Xiaomi на автопилоте начали расследовать в Китае
Новости
Посмотрите, как выглядит самый быстрый пассажирский самолет в мире
Новости
Странная форма материи меняет планеты: как она повлияет на Землю
Космос
Новые фотодиоды в 10 раз чувствительнее аналогов: они пригодятся в медицине
Наука
В России создадут региональный совет по дронам: зачем он нужен
Новости
Государство компенсирует бизнесу 20% затрат на роботов: как работает система
Новости
Разработан маршрутизатор для фотонов: он объединит квантовые компьютеры в единую сеть
Наука
ИИ обнаружил два новых гена, которые влияют на риск ишемического инсульта
Наука