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
Астрономы сфотографировали «детство Вселенной» до появления галактик
Космос
Прощальные кадры: лунный модуль сфотографировал закат на Луне
Наука
Гены загадочных предков людей повлияли на работу мозга, показало исследование
Наука
В Петербурге открыли лабораторию для создания компьютеров, которые имитируют работу мозга
Наука
Телескоп «Евклид» показал 26 млн галактик: опубликованы первые результаты миссии
Космос
Крошечных морских животных увеличили в пять раз, чтобы рассмотреть их клетки
Наука
В Сеченовском Университете появится «умная» операционная 
Новости
Операторы связи начали заменять китайское оборудование на российское
Новости
В России хотят обязать использование отечественных процессоров для ИИ
Новости
Посмотрите на первого робота-гуманоида Nvidia в действии
Новости
Образцы с обратной стороны Луны показали, какой она была в прошлом
Космос
Морские интернет-кабели научились «прослушивать» на предмет саботажа
Новости
Нового рекорда на термоядерном синтезе добились в России
Наука
Российские ученые разработали материалы для памяти будущего  
Наука
Выяснилось, какие мутации ДНК ускоряют старение  
Наука
«Суперджет» с российскими двигателями ПД-8 впервые поднялся в воздух
Новости
Светочувствительные нановолокна ускорили рост нейронов  
Наука
ChatGPT может «заболеть» тревожностью и депрессией, но есть способ его «успокоить»  
Новости
Москва сократила выбросы углерода на 190 000 тонн благодаря электробусам  
Новости
Игуаны совершили рекордное путешествие миллионы лет назад: они проплыли по океану 8 000 км
Наука