| 0 |
|
В канадском Университете Ватерлоо, благодаря использованию сверхскоростных однофотонных детекторов, разработанных в Национальном Институте стандартов и технологий (NIST), смогли осуществить непосредственное перепутывание трех фотонов в наиболее полезном с технологической перспективы состоянии.
Голубой фотон, находившийся в суперпозиции из двух состояний поляризации, пропускался через кристалл, преобразующий его в два перепутанных дочерних фотона красного цвета, каждый с половиной первоначальной энергии. Затем, один из дочерних фотонов подобным же образом делили на два «внучатых» фотона в близком ИК-диапазоне, которые продолжали оставаться перепутанными со вторым дочерним фотоном. В результате получались три перепутанных фотона с одинаковой поляризацией, соответствующей нулю или единице квантовой информатики. Вдобавок, длина волны «внучатых» фотонов соответствовала популярной полосе оптоволоконных коммуникаций, то есть их можно пересылать по существующим линиям связи.
Триплеты, в процессе описанного выше каскадного нисходящего преобразования, образуются очень редко: на первом этапе один раз на миллиард, а на втором один раз на миллион. Для того, чтобы определить какое из 27 возможных состояний поляризации имеет набор из трех фотонов, исследователи выполняли реконструкцию на основе измерения мгновенных квантовых состояний тысяч триплетов. Сверхпроводящие детекторы, созданные в NIST на базе силицида вольфрама, позволили ускорить получение этой информации почти в 100 раз, благодаря чему значительно улучшилась стабильность экспериментов и повысилось качество результатов.
До этой работы, о которой рассказывается в последнем выпуске Nature Photonics, все попытки перепутать более двух фотонов заканчивались разрушением этого хрупкого квантового состояния.
В совместном эксперименте Waterloo/NIST фотонные тройки с перепутанной, вертикальной и горизонтальной, поляризацией генерировались с производительностью 660 триплетов в час. Несколько раньше та же группа связала время прихода и энергию трех фотонов, но такое состояние гораздо сложнее использовать в системах квантовой информатики.
Для того чтобы продемонстрировать качество и важность триплетов, ученые проверили их на локальный реализм, и предоставили доказательства того, что, в соответствии с положениями квантовой теории, перепутанные частицы до измерения не имеют определенных значений.
Также измерялся один из триплетов в каждой последовательности, чтобы показать как они предвещают существование оставшихся переплетенных пар. Система подобная этой могла бы найти применение в квантовых повторителях, увеличивающих дальность квантовых коммуникаций.
Дальнейшее улучшение эффективности преобразования путем использования новых материалов или другими способами, по прогнозам авторов, может позволить увеличить число каскадов и генерировать четыре и более перепутанных фотонов.
Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365
| 0 |
|
