Ако някога е възможно да се създаде ултрасигурен, супер бърз „квантов интернет“, тогава квантово заплетените фотони са абсолютно необходими за него – и учените току-що са намерили много полезен нов начин за генерирането им.
Квантовото заплитане е явление, при което две частици (като фотони) са свързани помежду си, независимо от физическото разстояние между тях. Ако нещо се случи с една от частиците, нещо трябва да се случи с другата.
Въпреки че физиците все още не разбират напълно как става заплитането, този феномен отваря възможността за комуникация на дълги разстояния с квантова сила – където изместванията на частиците на едно място водят до размествания в заплетени частици на огромно разстояние.
Това конкретно проучване предполага, че квантово заплетени фотони се използват като квантово разпределение на ключове (QKD), вид квантов интернет с ниско ниво, където класическите данни под формата на единици и нули получават допълнителен слой на поверителност и сигурност чрез квантовата физика.
Досега заплетените фотони, използвани за тези методи на криптиране, бяха ограничени до близкия инфрачервен диапазон на дължината на вълната от 700 до 1550 nm, което ги прави уязвими на смущения от поглъщащи светлина газове и слънчева радиация.
С други думи, връзката за данни работи само през нощта: не е идеална за това, което се предполага, че е следващото поколение интернет инфраструктура.
Ново изследване показва как да се генерират и откриват заплетени фотони при по-дълга вълна от 2,1 микрометра, която е защитена от подобни смущения. Крайният резултат е много по-надежден и стабилен канал за комуникация.
„Демонстрирахме, че заплетени с поляризация двойки фотони могат да бъдат генерирани, контролирани и открити с помощта на нашия подход“, пишат изследователите в публикуваната си статия.
“Тази работа предоставя нова платформа за квантова оптика и проправя пътя за технологични приложения за квантово наблюдение и квантова сигурна комуникация на големи разстояния в този режим на дължина на вълната.”
За да постигнат това, изследователите са използвали нелинеен литиево-ниобатен кристал: заплетени двойки фотони са създадени с помощта на ултра-къси светлинни импулси от лазер, насочен към кристала.
Ако можем да разберем как да го създадем, Quantum Internet обещава да бъде в пъти по-мощен, по-сигурен и по-личен от всичко, което имаме днес. Например, всеки опит за хакване незабавно би прекъснал съответната връзка – добра мрежа за сигурност.
Все още сме далеч от реализирането на тази мечта – от разстояние, в стабилност, в практичност – но иновации като тези непрекъснато ни сближават и трансформират квантовите изчисления от хипотезата в реалност.
„Следващата важна стъпка ще бъде миниатюризирането на тази система чрез превръщането й в интегрирани фотонни устройства, което ще я направи подходяща за масово производство и за използване в други приложни сценарии“, казва квантовият физик Майкъл Куес от университета в Хановер. Лайбниц в Германия.
Изследването е публикувано в списанието Science Advances.
