Эффективно запутанные фотоны

11.11.2013 Наука и жизнь

Новый метод запутывать фотоны был действеннее всех других.

Квантовая физика известна собственной неинтуитивностью: концентрация парадоксов в ней кладёт на лопатки космологию и теорию относительности совместно забранные. Самый обсуждаемые Сейчас разделы квантовой физики, в которых парадоксальность воплотилась во всей полноте – это квантовая информация и квантовая оптика.

Пучки фотонов, заснятые посредством ПЗС-матрицы. Цвета соответствуют интенсивности: от тёмного (минимальной) до белого (большой). (Фото: Егор Ковлаков.)

Квантовая защита информации – святой Грааль для разработки надёжной передачи данных. В базе так называемой квантовой криптографии лежит необычное квантовое явление – запутанность фотонов (элементарных частиц, переносящих электромагнитное сотрудничество и, например, свет).

Сущность его в том, что два определённым образом взятых фотона выясняются связаны между собой, так что изменение состояния одного из них приводит к мгновенному изменению в состоянии другого, даже если они находятся на громадном расстоянии друг от друга.Эффективно запутанные фотоны Запутанность возможно применять для надёжной передачи данных: в случае если некое третье лицо попытается скопировать данные, о том мгновенно станет известно ее настоящим обладателям. Но запутать фотоны и позже еще сохранить их запутанность при неизбежном сотрудничестве с окружающим миром – задача очень и очень непростая.

Станислав Страупе из МГУ говорит об этом так: «Перепутанные состояния по большому счету обычны и повсеместны. Неприятность лишь в том, что для большинства частиц сотрудничество с окружением скоро разрушает перепутывание. Фотоны же фактически ни с чем не взаимодействуют, исходя из этого они являются весьма эргономичным объектом для опытов в данной области».

Большинство источников света, с которыми мы сталкиваемся в жизни – Солнце, лампы накаливания, лазеры, светодиоды – именуют хорошими: испускаемые ими фотоны подчиняются некоему статистическому распределению. В неклассическом свете из источника вылетает один либо два фотона в единицу времени, и создать таковой источник достаточно сложно. Для этого возможно, к примеру, изолировать одиночный атом либо квантовую точку и регистрировать одиночные фотоны, испускаемые в следствии возбуждения.

Чтобы получить запутанные фотоны, значительно чаще применяют эффект спонтанного параметрического рассеяния света в нелинейных кристаллах. Для этого кристалл с определёнными оптическими особенностями облучают так называемым лазером накачки. Фотон из лазерного пучка, попадая в кристалл, распадается на два фотона, энергия которых в сумме равна энергии фотона накачки.

В силу законов сохранения фотоны выясняются коррелированы, либо запутаны, но основная неприятность для того чтобы метода запутывания содержится в необходимости и низкой эффективности фильтровать фотоны на выходе, для получения паров с нужными особенностями.

Станислава Страупе и его сотрудники предложили новый способ создания пространственного перепутывания, что более действен, чем другие. По словам Егора Ковлакова, в собственных опытах они приобретают пучки фотонов, каковые оказываются коррелированы по так называемой пространственной форме. Главное отличие нового подхода содержится в том, что тип и форма пучка накачки подбираются так, дабы оптимизировать эффективность испускания запутанных фотонов, избавляя экспериментаторов от необходимости фильтровать выходящее из нелинейного кристалла излучение. Всецело результаты исследователей размещены в Physical Review Letters .

Способ возможно применять не только в квантовой криптографии, не смотря на то, что сейчас это самая развитая область применения фотонной запутанности. «В отличии от хороших совокупностей связи, где не имеет значение, какой как раз алфавит употребляется для кодирования сообщения и достаточно применять двоичный код (0 и 1), в квантовой связи все сложнее. Выясняется, что увеличение размерности алфавита не только увеличивает количество информации, кодируемое в одном фотоне, но и увеличивает секретность связи. Исходя из этого совокупности квантовой связи, основанные среди них и на кодировании информации в пространственной форме фотонов, занимательны как физикам, так и индустрии», – отмечает Станислав Страупе.

Быть может, новый метод запутывать фотонов разрешит создать оптический канал со спутником на орбите, куда нельзя протянуть оптическое волокно.

Создатель: Аня Грушина

Источник: жизнь и Наука, nkj.ru

Случайные записи:

Взаимосвязь свойств двух частиц во Времени (Квантовая запутанность)


Похожие статьи, которые вам понравятся: