Солнечный свет стал источником квантовой запутанности

Международная команда исследователей продемонстрировала, что концентрированный солнечный свет способен генерировать пары квантово-запутанных фотонов, что было зафиксировано в публикации в журнале Optica. В числе авторов работы — специалисты из Университета Оттавы и Института науки о свете Макса Планка в Германии.

В ходе эксперимента солнечный свет использовался в качестве источника для спонтанного параметрического рассеяния, что является обычным способом получения пар запутанных фотонов. Полученные результаты оспаривают устоявшееся мнение о том, что лазеры являются единственным средством для подготовки квантовых состояний света.

Ранее считалось, что лазеры незаменимы благодаря их высокой когерентности и плотности мощности. Однако исследование показало, что пространственная и временная некогерентность солнечного света не является критическим препятствием для генерации поляризационной запутанности, если свет сохраняет свою поляризацию и может быть достаточно сфокусирован.

В рамках эксперимента ученые собрали систему для концентрации солнечного света с площадью сбора в 1,4 м². Поток света фокусировался линзой Френеля и направлялся в стеклянный конический концентратор, после чего проходил через многомодовое волокно и попадал в нелинейный кристалл. В результате команда получила поляризационно-запутанные фотоны с точностью почти 94% и корреляциями, которые нарушают неравенство Белла, подтверждая наличие истинной квантовой запутанности.

По словам исследователей, эффективность генерации запутанных фотонов сопоставима с показателями лазерных установок. Это открытие может привести к снижению энергозатрат в фотонных квантовых системах и упростить их использование в условиях, где энергия является критически важной, таких как спутниковые технологии и межпланетные миссии. В дополнение к этому, в июле специалисты из Amazon Web Services (AWS), Nvidia, Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли и NASA оценили потребности суперкомпьютеров для квантовых систем.