Splątanie kwantowe jest jednym z tych zjawisk, w których naukowcy zajmujący się komputerami kwantowymi, bezpieczną komunikacją, czy kryptografią wiążą ogromne nadzieje. Problem jednak w tym, że utrzymanie tego delikatnego związku dwóch cząstek jest niezwykle trudne. Wszelkie zakłócenia mogą zaburzyć splątanie, a tym samym budowa praktycznych narzędzi wykorzystujących splątanie kwantowe wciąż jest niezwykle trudna.
A gdyby tak splątać foton z fononem?
Aby pokonać tę przeszkodę, naukowcy rozważają różne możliwości, takie jak chociażby łączenie kwantowe większej liczby cząstek. Teraz fizycy z Instytutu Maxa Plancka ds. Nauki o Świetle w Niemczech zaproponowali radykalnie nowe podejście: splątanie fotonów z fononami. Fonony nie są „prawdziwymi” cząstkami, takimi jak fotony; są zamiast tego kwazicząstkami, reprezentującymi drgania w materiale, podobnie jak fale dźwiękowe. Może się jednak okazać, że jest to przełomowy pomysł. Jakby nie patrzeć mamy tutaj do czynienia ze splątaniem dwóch różnych typów cząstek.
Czytaj także: Energia przenosi się między dwoma światami. Wyjątkowy efekt splątania kwantowego
Naukowcy sugerują zastosowanie techniki zwanej rozpraszaniem Brillouina, aby osiągnąć to splątanie. Mówiąc prościej, rozpraszanie Brillouina jest jak rzucanie piłką tenisową w jadącą ciężarówkę. Piłka odbija się z powrotem z inną prędkością i energią ze względu na ruch ciężarówki. Podobnie, gdy światło (fotony) oddziałuje z drganiami w materiale (fononami), rozprasza się, a ta interakcja może prowadzić do splątania.
Zaproponowana przez naukowców opcja obejmuje maleńkie urządzenie zwane falowodem, w którym mogą przemieszczać się zarówno fale świetlne, jak i dźwiękowe. Fizycy uważają, że poprzez ostrożną kontrolę interakcji między fotonami i fononami w tym falowodzie możliwe jest tworzenie splątanych par.
Czytaj także: Splątanie kwantowe w protonach. Wyniki ostatnich eksperymentów są naprawdę niesamowite
Takie „splątanie optoakustyczne” ma kilka zalet. Po pierwsze, oferuje nowy typ splątania, który może być bardziej odporny na szum. Po drugie, może potencjalnie działać w wyższych temperaturach niż dotychczasowe eksperymenty uwzględniające splątanie kwantowe.
To dopiero początek badań nad splątaniem optoakustycznym, ale już pierwsze eksperymenty wskazują, że być może udało się stworzyć system, który znajdzie faktyczne zastosowanie w komputerach kwantowych.