Учените са открили нов начин за заплитане на светлина и звук

Разработването на модерни квантови технологии, като например сигурна квантова комуникация и квантови изчисления изисква квантово заплитане. Изследователи от Института за наука за светлината „Макс Планк“ (MPL) представиха нов начин за заплитане на фотони с акустични фонони, демонстрирайки високата устойчивост на технологията към външни шумове – едно от основните предизвикателства на повечето квантови технологии.

Квантовото заплитане е явление, при което състоянието на една частица моментално влияе върху състоянието на друга, независимо от разстоянието между тях. Подобно явление е от съществено значение за сигурността на квантовата комуникация и за изграждането на мощни квантови изчислителни системи. В областта на оптиката нелинейните оптични техники се използват широко за заплитане на фотони и кванти светлина, за да се даде възможност за предаване на квантова информация с висока скорост.

Екипът от учени от MPL е разработил подход за създаване на заплитане между фотони и фонони с помощта на т.нар. брауново разсейване.

Този механизъм е устойчив на външни шумове и е подходящ за интегриране във вериги за квантова обработка на сигнали. Освен това той може да работи при по-високи температури, като по този начин се избягва скъпото охлаждащо оборудване, необходимо за стандартните квантови технологии.

За разлика от фотоните, които се движат със скоростта на светлината, фононите, свързани с вибрациите на звуковите вълни се движат много по-бавно. В тази система фотоните и фононите си взаимодействат чрез оптичен нелинеен ефект, който позволява свързването на кванти с различни енергии. Експериментите показват, че новата схема за заплитане може да работи при температури от порядъка на десетки градуси по Келвин, което е много по-високо от температурата, необходима за други подходи. Възможността за прилагане на този механизъм в оптични влакна или във фотонни чипове го прави обещаващ за бъдещи приложения в областта на квантовите технологии.