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
В янтаре нашли следы грибков-зомби, которым 99 000 000 лет
Наука
Google выпустила автономный «мозг» для роботов: новая модель работает без сети
Новости
В Сингапуре открыли способ омолодить сердце, не меняя клетки
Наука
Возраст стоянки древних людей в Красноярске увеличили на 10 000 лет
Наука
Стартап представил технологию, делающую кровь «прозрачной» во время операций
Наука
Посмотрите, как притягиваются одноименно заряженные частицы
Наука
Наша Вселенная прибыла из другого мира: теория мироздания оказалась неверна
Космос
Появилась безопасная альтернатива препаратам от диабета и ожирения
Наука
Посмотрите на миллионы звезд и 2000 астероидов в беспрецедентном качестве
Космос
Облик древнего существа впервые восстановили в лаборатории: ему 580 млн лет
Наука
Спрос на специалистов по безопасности ИИ в России вырос в четыре раза
Новости
Опасный астероид может столкнуться с Луной вместо Земли: это угрожает спутникам
Космос
Строение перьев совы скопировали для разработки универсальной шумоизоляции
Наука
Популярный антидепрессант нарушил созревание половых клеток у мышей
Наука
На орбиту впервые отправили квантовый компьютер
Космос
Нейроморфный процессор «Алтай»: будущее ИИ по-русски
Технологии
Бактерии превращают пластиковый мусор в парацетамол
Наука
Японская ispace назвала причину второй неудачи при посадке на Луну
Космос
Из рисовой бумаги можно создать мягких роботов, которые разлагаются за месяц
Новости
Физик предложил заменить пространство-время трехмерным временем
Наука