Ein Team von Wissenschaftlern hat einen optischen Aufbau entwickelt, um Quantenlicht durch eine Lokalisierungsfaser zu senden
Schematische Darstellung des Experiments. Bild: Alexander Demuth et al., Kommunikationsphysik
In einem Experiment, das von Physikern durchgeführt wurde, ein besonderesPhasenteilungs-Glasfaser verbindet Sender und Empfänger. Die erste ist eine Quantenlichtquelle. Es erzeugt quantenkorrelierte Photonenpaare durch spontane parametrische Abwärtskonvertierung in einem nichtlinearen Kristall.
Während des Erzeugungsprozesses wird ein hochenergetisches Photon in Photonenpaare umgewandelt, die jeweils eine niedrigere Energie haben. Die Wellenlänge eines solchen Paares beträgt 810 nm.
Als Empfänger dienten Physikereine Matrixkamera mit einer Single-Photon-Avalanche-Diode (SPAD). Eine solche Kamera sei im Gegensatz zu herkömmlichen CMOS-Kameras so empfindlich, dass sie einzelne Photonen extrem rauscharm detektieren könne, erklären die Wissenschaftler. Außerdem hat es eine sehr große zeitliche Auflösung, so dass der Zeitpunkt der „Ankunft“ einzelner Photonen mit hoher Genauigkeit bekannt ist.
Phasenteilungsfaser:Faserstruktur (a), Schema der Lichtausbreitung in idealen (b) und realen (c) Fasern. Im zweiten Fall wird das Licht teilweise gestreut und springt zwischen lokalisierten Moden. Bild: Alexander Demuth et al., Kommunikationsphysik
Während des Experiments entdeckte das SPAD-Array undgleichzeitig eintreffende Photonenpaare identifizieren (Match). Da die Paare quantenkorreliert sind, sagt das Wissen, wo sich eines der beiden Photonen befindet, den Ort des anderen Photons aus. Das Team testete diese Korrelation vor und nach dem Senden von Quantenlicht und zeigte erfolgreich, dass die räumliche Antikorrelation von Photonen tatsächlich bestehen bleibt.
Forscher arbeiten weiter daranVerbesserung der Technik. Insbesondere planen sie die Schaffung einer optischen Faser, die die Auswirkungen der Dämpfung minimiert, wodurch die Übertragungsreichweite der zugehörigen Daten erhöht wird.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Singlemode-OptikenFasern, die Daten durch einen einzelnen Kern übertragen, Phasenteilungsfaser (PSF) oder Anderson-Lokalisierungsfaser mit Phasenteilung bestehen aus vielen Glasfilamenten, die in eine Glasmatrix mit zwei unterschiedlichen Brechungsindizes eingebettet sind. Da im Material zwei Brechungsindizes vorhanden sind, entsteht eine laterale Unordnung, die zu einer transversalen (zweidimensionalen) Anderson-Lokalisierung des Lichts im Material führt.
Weiter lesen:
Ein magnetischer Sturm ist im Begriff, die Erde zu treffen
Benannt die Hauptgefahr der Mondmission "Artemis"
Die wahre Bedeutung der Mumifizierung wird offenbart: Die ganze Zeit über lagen Wissenschaftler falsch
Auf der Titelseite: Abbildung eines Aufbaus zur Übertragung von Quantenlicht. Bild: ICFO/ A. Cuevas