Структурированные фотоны света позволят решить множество поставленных задач // Фото: shutterstock.com .
Так физики продемонстрировали способ целенаправленно формировать свет на квантовом уровне в пространстве и времени, создавая многомерные квантовые состояния.
Фотоны, “сделанные на заказ”
Основное преимущество фотонов, полученных исследователями, состоит в том, что каждая структурированная частица света способна нести больший объём информации и эффективнее противостоять помехам. Это делает технологию формирования фотонов “на заказ” особенно привлекательной для защищённых систем квантовой коммуникации.
“Подстройка квантовых состояний, когда квантовый свет конструируется для конкретной цели, в последнее время набрала темп и наконец начинает раскрывать свой потенциал. Двадцать лет назад набор инструментов, необходимых для этого, практически отсутствовал. Сейчас же в нашем распоряжении есть компактные и эффективные источники структурированного квантового света на чипах, способные создавать и контролировать квантовые состояния”, — заявил один из авторов исследования, профессор Университета Витватерсранда Эндрю Форбс.
Препятствия ещё остаются, но они преодолимы
При всём новаторстве технологии остаются препятствия, над преодолением которым работают учёные. В частности, над адаптацией каналов для пространственно-структурированных фотонов и, следовательно, увеличением дальности передачи сигнала. Физики изучают способы придания квантовым состояниям топологических свойств, которые делают квантовую информацию более устойчивой к возмущениям.
“Недавно мы показали, что квантовые волновые функции естественным образом обладают потенциалом быть топологическими, и это обещает сохранение квантовой информации, даже если запутанность хрупка. Те препятствия, на которые мы натолкнулись в исследованиях, побуждают нас искать новые параметры. Мы движемся в правильном направлении”, — подчеркнул Форбс, цитируемый “Science Daily”.
Современность вносит коррективы
Лаборатории, работающие по современным стандартам, уже переходят от теоретических вычислений к созданию компактных устройств. Так, появляются микрочипы, способные создавать и анализировать многомерные квантовые состояния, а новые методы сверхбыстрого формирования импульсов позволяют управлять светом почти как музыкальной мелодией.
Учёные из Колорадского университета (США) разработали оптическое устройство, позволяющее удерживать свет на чипе и тем самым уменьшать его потери. Это открытие способствует созданию компактных сенсоров, которые можно будет производить в промышленных масштабах и применение которым найдётся в различных сферах.
Всё это приближает появление квантовых сетей нового поколения — устойчивых, безопасных и невероятно ёмких.
