Duży krok ku komunikacji kwantowej – splątali fotony

Fizykom udało się uzyskać sprawnie tworzone pary doskonale splątanych fotonów. Pokazali już również, jak nowy system można wykorzystać w technologiach związanych z komunikacją kwantową.

Grupa badawcza z University of Waterloo w Kanadzie donosi o potencjalnie przełomowym dokonaniu z dziedziny komunikacji kwantowej. Naukowcom udało się sprawnie tworzyć dwa doskonale splątane ze sobą fotony.

Jeśli dwa fotony są kwantowo splątane, to gdy zmierzy się polaryzację jednego z nich, polaryzacja drugiego będzie zawsze miała przeciwny kierunek. W uproszczeniu można powiedzieć, że fotony w tym stanie są z sobą połączone, niezależne od odległości, jaka je dzieli.

Związane z tym eksperymenty w 2022 roku zostały uhonorowane Nagrodą Nobla. Naukowcy wykorzystali przy tym kropki kwantowe – technologię, za którą przyznano Nagrodę Nobla w 2023 roku.

“Połączenie wysokiej jakości splątania z dużą wydajnością jest niezbędne dla tak ekscytujących zastosowań, jak kwantowa dystrybucja klucza czy kwantowe powielacze, które mogą zwiększyć odległość działania bezpiecznej komunikacji kwantowej aż do globalnej skali albo pozwolą na łączenie odległych komputerów kwantowych” – wyjaśnia prof. Michael Reimer, autor publikacji, która ukazała się w piśmie “Communications Physics” (https://www.nature.com/articles/s42005-024-01547-3).

“Wcześniejsze eksperymenty pozwalały na uzyskanie albo niemal idealnego splątania albo wysokiej wydajności systemu. Dopiero teraz uzyskaliśmy oba cele, dzięki kropkom kwantowym” – dodaje badacz.

Dzięki połączeniu wielu kropek kwantowych w nanoprzewód, badacze uzyskali źródło doskonale splątanych fotonów 65 razy wydajniejsze od wcześniejszych.

System ten generuje splątane fotony po oświetleniu go laserem. Na jego budowie naukowcy nie poprzestali. Zademonstrowali już, że można go wykorzystać do uzyskania tzw. kwantowej dystrybucji klucza – podstawowej procedury bezpiecznej komunikacji kwantowej.

Marek Matacz