Zespół naukowców opracował układ optyczny umożliwiający wysyłanie światła kwantowego przez włókno lokalizacyjne
Schematyczna ilustracja eksperymentu. Zdjęcie: Alexander Demuth i in., Communications Physics
W eksperymencie przeprowadzonym przez fizyków, specjalnyświatłowód z podziałem fazowym łączy nadajnik i odbiornik. Pierwszym z nich jest kwantowe źródło światła. Generuje skorelowane kwantowo pary fotonów poprzez spontaniczną parametryczną konwersję w dół w nieliniowym krysztale.
Podczas procesu generowania jeden wysokoenergetyczny foton jest przekształcany w pary fotonów, z których każdy ma niższą energię. Długość fali takiej pary wynosi 810 nm.
Fizycy używali odbiornikakamera matrycowa z jednofotonową diodą lawinową (SPAD). Taka kamera, w przeciwieństwie do konwencjonalnych kamer CMOS, jest na tyle czuła, że może wykrywać pojedyncze fotony przy wyjątkowo niskim poziomie szumów - wyjaśniają naukowcy. Ponadto ma bardzo dużą rozdzielczość czasową, dzięki czemu czas „przybycia” pojedynczych fotonów jest znany z dużą dokładnością.
Światłowód z podziałem fazowym:struktura światłowodu (a), schemat rozchodzenia się światła w światłowodach idealnych (b) i rzeczywistych (c). W drugim przypadku światło jest częściowo rozproszone, przeskakując między zlokalizowanymi trybami. Zdjęcie: Alexander Demuth i in., Communications Physics
Podczas eksperymentu wykryto macierz SPAD izidentyfikować pary fotonów, które docierają w tym samym czasie (dopasowanie). Ponieważ pary są skorelowane kwantowo, wiedza o tym, gdzie znajduje się jeden z dwóch fotonów, mówi o lokalizacji drugiego fotonu. Zespół przetestował tę korelację przed i po wysłaniu światła kwantowego, wykazując z powodzeniem, że przestrzenna antykorelacja fotonów rzeczywiście się utrzymuje.
Naukowcy kontynuują pracędoskonalenie technologii. W szczególności planują stworzyć światłowód, który zminimalizuje skutki tłumienia, co zwiększy zasięg transmisji powiązanych danych.
W przeciwieństwie do konwencjonalnego jednomodowego optycznegoświatłowody przesyłające dane przez pojedynczy rdzeń, włókno z podziałem fazowym (PSF) lub włókno lokalizacyjne Andersona z podziałem fazowym składa się z wielu włókien szklanych osadzonych w szklanej matrycy o dwóch różnych współczynnikach załamania światła. Ponieważ w materiale występują dwa współczynniki załamania światła, tworzy to zaburzenie boczne, które skutkuje poprzeczną (dwuwymiarową) lokalizacją światła w materiale Andersona.
Czytaj więcej:
Burza magnetyczna zbliża się do Ziemi
Nazwany głównym niebezpieczeństwem misji księżycowej „Artemida”
Ujawnia się prawdziwe znaczenie mumifikacji: przez cały ten czas naukowcy się mylili
Na okładce: ilustracja układu do transmisji światła kwantowego. Zdjęcie: ICFO/ A. Cuevas