W ramach najnowszego programu badawczego zespół naukowców z Uniwersytetu w Waszyngtonie opracował zupełnie nowe urządzenie, które jest w stanie kontrolować pary fotonów dzięki zjawisku splątania kwantowego. Efektem wykorzystania takich dimerów fotonicznych jest silna, skolimowana wiązka promieniowania zdolna do skuteczniejszego penetrowania mgły.
W ramach projektu finansowanego przez DARPA (amerykańska agencja rządowa zajmująca się rozwojem technologii wojskowej) zespół kierowany prze Jung-Tsung Shena postanowił zająć się poszukiwaniem rozwiązań dla problemów, z którymi zazwyczaj wiąże się wykorzystywanie laserów.
Czytaj także: Polacy stworzyli taki laser, że aż ręce same składają się do oklasków
Od dawna naukowcy wiedzą, że mgły, wysokie temperatury oraz duże odległości stanowią wyzwanie dla sprzętów wojskowych operujących w niesprzyjających warunkach.
Zespół Shena postanowił sprawdzić, czy wykorzystanie par splątanych ze sobą fotonów jest w stanie poprawić jakość wiązki laserowej i przekazywanej przez nią informacji. Punktem wyjścia do tych badań był fakt, że połączenie ze sobą dwóch fotonów o różnej częstotliwości zwiększa energię, wydajność oraz zasięg generowanej wiązki laserowej.
W warunkach laboratoryjnych zespół Shena łączył ze sobą po dwa fotony o różnych barwach, tworząc swoiste dimery fotoniczne, które w ten sposób zachowywały się jak jeden foton niebieski. Niebieskie fotony natomiast charakteryzują się wyższą częstotliwością, a tym samym niosą wyższą energię niż fotony innej barwy.
Testy przeprowadzone za pomocą urządzenia generującego wiązkę laserową z par plątanych ze sobą par fotonów mogą w najbliższym czasie znacznie usprawnić komunikację za pomocą światła.
Czytaj także: Laser, jakiego świat nie widział. Ta broń będzie przepotężna
Badacze przyznają, że splątanie kwantowe fotonów nie rozwiązuje wszystkich problemów. Jakby nie patrzeć, taka wiązka także reaguje na stan atmosfery, ale jednocześnie jest w stanie przekazać więcej informacji na większą odległość niż standardowa wiązka laserowa. Potencjalnie, takie rozwiązanie jest w stanie w najbliższych latach zrewolucjonizować sprzęt wojskowy, komputery kwantowe oraz dziedzinę telekomunikacji.
W najbliższym czasie we współpracy z innymi uniwersytetami, autorzy artykułu będą testowali różne stany dwukolorowych dimerów generowanych w tempie nawet miliona par na sekundę.
Warto tutaj zauważyć, że generowanie odpowiedniej wiązki splątanych fotonów to tylko jeden z komponentów potencjalnych systemów komunikacji. Jednocześnie trwają prace nad tworzeniem algorytmów, które byłyby w stanie wydajnie wykrywać takie wiązki. Jak przekonuje główny autor opracowania, dopiero po opracowaniu obu „końców” takiego systemu, staniemy przed wrotami do rewolucji w komunikacji kwantowej.