นักฟิสิกส์ได้พัฒนา "ใยแก้วนำแสงควอนตัม": โฟตอนที่พันกันยุ่งเหยิงเคลื่อนที่ไปตามมัน

ทีมนักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาการตั้งค่าทางแสงเพื่อส่งแสงควอนตัมผ่านเส้นใยระบุตำแหน่ง

แอนเดอร์สันกับการแยกเฟสการสาธิตการทดลองแสดงให้เห็นว่าสถานะที่ถูกผูกไว้ของโฟตอนที่ยังคงอยู่ในระหว่างกระบวนการส่งผ่าน หลังจากปรับขนาดแล้ว เทคโนโลยีจะพบการประยุกต์ใช้ในการสื่อสารควอนตัมและการกระจายคีย์ควอนตัม

ภาพประกอบแผนผังของการทดลอง รูปภาพ: Alexander Demuth และคณะ ฟิสิกส์การสื่อสาร

ในการทดลองที่ดำเนินการโดยนักฟิสิกส์ พิเศษใยแก้วนำแสงแบบแบ่งเฟสเชื่อมต่อเครื่องส่งและเครื่องรับ ประการแรกคือแหล่งกำเนิดแสงควอนตัม มันสร้างคู่โฟตอนที่มีความสัมพันธ์กับควอนตัมผ่านการแปลงลงแบบพาราเมตริกที่เกิดขึ้นเองในผลึกที่ไม่ใช่เชิงเส้น

ในระหว่างกระบวนการสร้าง โฟตอนพลังงานสูงหนึ่งตัวจะถูกแปลงเป็นโฟตอนคู่ ซึ่งแต่ละโฟตอนมีพลังงานต่ำกว่า ความยาวคลื่นของคู่ดังกล่าวคือ 810 นาโนเมตร

ในฐานะผู้รับนักฟิสิกส์ใช้กล้องเมทริกซ์ที่มีไดโอดหิมะถล่มโฟตอนเดียว (SPAD) นักวิทยาศาสตร์อธิบายว่ากล้องดังกล่าวไม่เหมือนกับกล้อง CMOS ทั่วไปที่มีความไวสูงจนสามารถตรวจจับโฟตอนเดี่ยวที่มีระดับสัญญาณรบกวนต่ำมากได้ นอกจากนี้ยังมีความละเอียดชั่วคราวที่ใหญ่มากเพื่อให้ทราบเวลา "การมาถึง" ของโฟตอนเดียวด้วยความแม่นยำสูง

เส้นใยแบ่งเฟส:โครงสร้างเส้นใย (a) รูปแบบการแพร่กระจายแสงในเส้นใยอุดมคติ (b) และเส้นใยจริง (c) ในกรณีที่สอง แสงจะกระจายเป็นบางส่วน กระโดดไปมาระหว่างโหมดที่แปลเป็นภาษาท้องถิ่น รูปภาพ: Alexander Demuth และคณะ ฟิสิกส์การสื่อสาร

ในระหว่างการทดลอง อาร์เรย์ SPAD ได้ค้นพบและระบุคู่ของโฟตอนที่มาถึงพร้อมกัน (ตรงกัน) เนื่องจากทั้งคู่มีความสัมพันธ์กันทางควอนตัม การรู้ว่าโฟตอนตัวใดตัวหนึ่งถูกพบที่ใดจึงบอกตำแหน่งของโฟตอนอีกตัวได้ ทีมงานได้ทดสอบความสัมพันธ์นี้ก่อนและหลังการส่งแสงควอนตัม ซึ่งแสดงให้เห็นว่าความสัมพันธ์เชิงพื้นที่ของโฟตอนยังคงมีอยู่จริง

นักวิจัยยังคงทำงานต่อไปการปรับปรุงเทคโนโลยี โดยเฉพาะอย่างยิ่ง พวกเขาวางแผนที่จะสร้างใยแก้วนำแสงที่จะลดผลกระทบของการลดทอน ซึ่งจะเพิ่มช่วงของการส่งข้อมูลที่เกี่ยวข้อง

แตกต่างจากออปติคอลโหมดเดียวทั่วไปเส้นใยที่ส่งข้อมูลผ่านแกนเดียว เส้นใยแบบแบ่งเฟส (PSF) หรือเส้นใยแบบแบ่งเฟสของ Anderson ประกอบด้วยเส้นใยแก้วจำนวนมากที่ฝังอยู่ในเมทริกซ์แก้วที่มีดัชนีการหักเหของแสงที่แตกต่างกันสองค่า เนื่องจากมีดัชนีการหักเหของแสงสองค่าในวัสดุ สิ่งนี้จึงสร้างความผิดปกติด้านข้างซึ่งส่งผลให้เกิดการระบุตำแหน่งของแสงในวัสดุตามขวาง (สองมิติ) แอนเดอร์สัน

อ่านเพิ่มเติม:

พายุแม่เหล็กกำลังจะถล่มโลก

ชื่ออันตรายหลักของภารกิจทางจันทรคติ "อาร์เทมิส"

ความหมายที่แท้จริงของการทำมัมมี่ถูกเปิดเผย ตลอดเวลาที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์คิดผิด

บนปก: ภาพประกอบการตั้งค่าสำหรับการส่งสัญญาณควอนตัมไลท์ รูปภาพ: ICFO/ A. Cuevas