Ултратънка метаповърхност произвежда мрежа от квантово вплетени фотони

Ваня Милева Последна промяна на 16 септември 2022 в 00:01 4251 0

Представа на художник за метаповърхност, която преобразува входящите фотони от лазерен лъч в квантово вплетени двойки фотони. Кредит: National Laboratories Sandia

Учени от Националните лаборатории Сандия и Института "Макс Планк" са разработили начин за създаване на мрежа от квантово вплетени фотони с помощта на много по-проста настройка от обичайната. Ключът е прецизно оформена повърхност, 100 пъти по-тънка от хартия, която може да замени стая, пълна с оптично оборудване.

Квантовото вплитане е странно звучащо явление, при което две частици могат да бъдат толкова вплетени една в друга, че манипулирането на едната ще се отрази мигновено на нейния партньор, без значение колко далеч една от друга се намират те. Това е в основата на нововъзникващи технологии като квантовите компютри и квантовото криптиране.

Проблемът е, че генерирането на вплетени групи от фотони може да бъде трудно и обикновено се извършва с големи масиви от лазери, специализирани кристали и друго оптично оборудване. Но екипът на Сандия и Макс Планк разполага с много по-просто средство - метаповърхност.

Тези устройства действат подобно на лещи, като манипулират преминаващата през тях светлина по много контролиран начин. Но вместо да правят това, използвайки своята извивка и дебелина, метаповърхностите са прецизно гравирани с наноразмерни структури, за да променят светлината в зависимост от поставената задача, включително улавяне на атоми, получаване на по-ясни цветове в изображенията и дори създаване на холограми. Най-хубавото е, че метаповърхностите могат да се справят с тези задачи в много по-малки устройства в сравнение с предишните технологии.

Новата метаповърхност на екипа, осветена със зелена лазерна светлина. Кредит: Craig Fritz

За целите на това проучване метаповърхността на екипа е под формата на ултратънък лист стъкло, покрит с наноструктури, изработени от полупроводниковия материал галиев арсенид. Когато през метаповърхността се излъчва лазер, някои от фотоните, които излизат от другата страна, са вплетени двойки. При това не само по една двойка, а цяла мрежа от вплетени фотони. Екипът отбелязва, че за това обикновено е необходима цяла лаборатория, пълна с оборудване.

"Доста е сложно и трудно решимо, когато това многостранно вплитане се нуждае от повече от две или три двойки", коментира Игал Бренер (Igal Brener), водещ изследовател в проучването. "Тези нелинейни метаповърхности по същество постигат тази задача с един образец, докато преди това са били необходими невероятно сложни оптични установки."

Възможността да се индуцира квантово вплитане в групи от фотони наведнъж може да има широк спектър от приложения за квантови компютри, криптиране, комуникация и оптика. Преди това да се случи обаче, екипът посочва, че все още има да се работи за подобряване на ефективността на метаповърхността.

Справка: Resonant metasurfaces for generating complex quantum states
Tomás Santiago-Cruz, Sylvain D. Gennaro, Oleg Mitrofanov, Sadhvikas Addamane, John RenoIgal Brener and Maria V. Chekhova
SCIENCE, 25 Aug 2022, Vol 377, Issue 6609, pp. 991-995
DOI: 10.1126/science.abq8684

Източник: Ultrathin metasurface produces web of quantum entangled photons
Michael Irving, New Atlas

Виж още за:
    Най-важното
    Всички новини

    Още от Физика

    Коментари

    За писането на коментар е необходима регистрация.
    Моля, регистрирайте се от TУК!
    Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

    Няма коментари към тази новина !