Сонячне світло замінило лазери: отримано квантове заплутування фотонів
Міжнародна дослідницька група здійснила прорив у галузі фотонної квантової оптики, довівши, що концентроване сонячне світло здатне генерувати пари квантово-заплутаних фотонів. Відповідні результати опубліковані в авторитетному науковому журналі Optica.
Нова ера без лазерів
У роботі, що об'єднала зусилля фахівців Університету Оттави та Інституту науки про світло Макса Планка (Німеччина), як джерело накачування для спонтанного параметричного розсіювання вниз — класичного методу отримання заплутаних фотонних пар — використовувалося саме сонячне світло. Це пряме спростування усталеної думки про те, що лазери є єдиним життєздатним інструментом для підготовки квантових станів світла.
Раніше лазери вважалися незамінними через їхню високу когерентність і щільність потужності. Однак мої колеги та я показали: просторова та часова некогерентність сонячного випромінювання не є критичним обмеженням для генерації поляризаційної заплутаності, якщо світло зберігає поляризацію та його вдається ефективно сфокусувати.
Технічні деталі експерименту
Для досягнення результату команда сконструювала систему концентрації сонячного світла з площею збору 1,4 м². Потік випромінювання фокусувався лінзою Френеля, потім спрямовувався у скляний конічний концентратор і багатомодове оптичне волокно, після чого подавався в нелінійний кристал. На виході дослідники зафіксували поляризаційно-заплутані фотони з точністю майже 94% та кореляціями, що порушують нерівність Белла, що підтверджує справжність квантової заплутаності.
Нормована ефективність генерації виявилася порівнянною з традиційними лазерними установками. Це відкриття може кардинально знизити енергоспоживання фотонних квантових систем, що особливо актуально для застосувань в умовах обмежених енергоресурсів — від супутників до міжпланетних місій.
Мій аналіз: Цей результат — не просто лабораторний курйоз, а важливий крок до створення автономних квантових пристроїв, що працюють на відновлюваних джерелах енергії. У перспективі це може здешевити та спростити розгортання квантових комунікаційних мереж у віддалених та екстремальних умовах, де доступ до потужних лазерів обмежений. Однак до комерційного впровадження належить подолати ще низку інженерних бар'єрів, включно зі стабільністю та масштабованістю подібних систем.