მეცნიერებმა ლაზერების ნაცვლად მზის შუქით კვანტური ჩახლართულობა მიიღეს

ოტავას უნივერსიტეტისა და მაქს პლანკის სინათლის მეცნიერების ინსტიტუტის მკვლევრებმა პირველად აჩვენეს, რომ ბუნებრივ მზის შუქს შეუძლია კვანტურად ჩახლართული ფოტონების გენერირება, რაც გამორიცხავს ენერგოტევადი ლაზერების საჭიროებას, რომლებიც კვანტური ტექნოლოგიების ამ ქვაკუთხედის შესაქმნელად აუცილებლად ითვლებოდა.

ჟურნალ Optica-ში გამოქვეყნებული შედეგები აჩვენებს, რომ მზის შუქით გენერირებულმა ჩახლართულმა მდგომარეობამ სრულყოფილ ჩახლართულობასთან დაახლოებით 94-პროცენტიანი მსგავსება მიაღწია და დაარღვია ბელის უტოლობა, რაც კვანტური ჩახლართულობის კლასიკური კორელაციებისგან გამიჯვნის სტანდარტული ტესტია.bioengineer+1

როგორ ანაცვლებს მზის შუქი ლაზერებს

ექსპერიმენტი ეფუძნება სპონტანურ პარამეტრულ ქვემოთ გარდაქმნას (SPDC), პროცესს, რომლის დროსაც სატუმბი ფოტონი ხვდება არაწრფივ კრისტალში და ზოგჯერ იყოფა ჩახლართული, დაბალი ენერგიის მქონე ფოტონების წყვილად. ტრადიციულად, ლაზერები უზრუნველყოფენ სატუმბ სხივს, რადგან მათი ვიწრო გამტარუნარიანობა და კოჰერენტულობა პროცესის კონტროლს აადვილებს. მზის შუქი, პირიქით, შეიცავს ფერების ფართო სპექტრს და მრავალი მიმართულებიდან მოდის დაბალი კოჰერენტულობით.

მთავარი თეორიული მიგნება, ოტავას უნივერსიტეტის კურსდამთავრებულის და პირველი ავტორის, ჩენგ ლის თქმით, იყო ის, რომ პოლარიზაციული ჩახლართულობა დამოკიდებულია მხოლოდ სინათლის რხევის მიმართულების წესრიგზე და არა მის ფერზე ან სივრცულ კოჰერენტულობაზე. „ჩვენ ჩვენი ექსპერიმენტული წყობა ისე დავაპროექტეთ, რომ სხვადასხვა ფერითა და გავრცელების მიმართულებით გამოწვეული განსხვავებები ფოტონების პოლარიზაციაზე არ მოქმედებდა“, განმარტა ლიმ Interesting Engineering-ის მიერ გავრცელებულ პრესრელიზში.interestingengineering

მზის შუქის მილიმეტრიანი ზომის კრისტალზე ფოკუსირება დიდ საინჟინრო გამოწვევას წარმოადგენდა. გუნდმა გამოიყენა მზის კონცენტრატორი, რომელიც შეიმუშავა ჰანიე ფატაჰიმ მაქს პლანკის ინსტიტუტიდან. ის იყენებს ფრენელის ლინზას და მინის კონუსს სინათლის ადამიანის თმის სისქის ოპტიკურ ბოჭკოში შესაკუმშად. გარე ექსპერიმენტი ჩატარდა მაქს პლანკის სინათლის მეცნიერების ინსტიტუტში, ერლანგენში, გერმანია.bioengineer+1

შედეგები კოსმოსისა და ენერგეტიკისთვის

ეს დემონსტრაცია გზას უხსნის კვანტური კომუნიკაციის სისტემებს, რომლებიც არ საჭიროებენ ბორტზე არსებულ ლაზერებს ან მათთან დაკავშირებულ კვების წყაროებსა და გამაგრილებელ აპარატურას. თანამგზავრები უკვე იღებენ ინტენსიურ, უწყვეტ მზის შუქს, რაც მათ ამ მიდგომისთვის ბუნებრივ კანდიდატებად აქცევს.

„ამ ტექნოლოგიამ შესაძლოა ერთ დღეს თანამგზავრებს საშუალება მისცეს, შექმნან უსაფრთხო დაშიფვრის გასაღებები კოსმოსში უკვე არსებული მზის შუქის გამოყენებით, რაც შეამცირებს ბორტზე ლაზერების და დამხმარე აპარატურის საჭიროებას“, თქვა ლიმ. კონცეფციამ ასევე შეიძლება შეამციროს ენერგიის ტვირთი კვანტური გამოთვლითი და სენსორული სისტემების მასშტაბირებისას.interestingengineering+1

მკვლევრები ხაზს უსვამენ, რომ ეს ნამუშევარი ჯერ კიდევ პრინციპის დამტკიცების ეტაპზეა. სიკაშკაშის, სტაბილურობისა და ჩახლართულობის ხარისხის გაუმჯობესებაა საჭირო, სანამ საველე პირობებში გამოსაყენებელი მოწყობილობა პრაქტიკული გახდება. გენერირების სიჩქარემ მიაღწია დაახლოებით 1600 ჩახლართულ წყვილს წამში სატუმბი სიმძლავრის მილივატზე, რაც Quantum Zeitgeist-ის თანახმად, შედარებადია ლაზერით ნატუმბ SPDC-სთან. გუნდი აცხადებს, რომ მიდგომა შეიძლება გავრცელდეს სხვა არაწრფივ ოპტიკურ პროცესებზეც, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ სინათლის წყაროები, რომლებიც ადრე კვანტური ექსპერიმენტებისთვის ზედმეტად არეულად მიიჩნეოდა, შესაძლოა პრაქტიკულ კვანტურ რესურსებად იქცეს.bioengineer+1