Состояние W — полезный фактор для организации квантовой связи

Состояние W - полезный фактор для организации квантовой связи

Специалистами университета Иллинойса исследовано квантово-механическое состояние, где цвета трёх фотонов хаотически сочетаются друг с другом. Подобное положение представляет уникальную комбинацию, именуемую учёными – «состояние W». В таком виде сохраняется некоторая хаотичность, даже если один из трёх цветов утерян. Учёные видят в этом полезный фактор для квантовой связи. Подобные хаотические моменты, кроме всего прочего, позволяют создавать новые квантовые приложения и тесты фундаментальной физики.

Цвет как степень свободы

Уникальность исследования заключается в том, что специалистам удалось использовать цвет (энергию света) как степень свободы, тогда как предыдущая исследовательская работа была направлена на использование поляризации. Энергию света невозможно  изменить простым образом, что уменьшает вероятность ошибок, когда энергетически хаотичное «состояние W» распространяется на значительные расстояния.

Физики уже создавали поляризационно-хаотичные «состояния W» прежде. Тем не менее, это первое дискретное хаотичное энергетическое «состояние W» и первая трёхфотонная запутанная характеристика, создаваемая внутри оптического волокна.

Для создания исследовательская группа излучают лазер внутрь стекловолокна. Посредством процесса, именуемого самопроизвольным четырёхволновым смешением, четыре лазерных фотона взаимодействуют с волокном и уничтожаются. Так создаются две пары фотонов разного цвета (например, красного и зелёного). Эти четыре световых элемента используются для построения 3-фотонного «состояния W».

Один из фотонов определяется как зелёный, оставляя три других хаотичных элемента в виде «состояния W», которому характерны все возможные итерации двух красных и зелёного фотона одновременно. Подобно трём огням светофора, всегда сигнализирующим о двух остановках и поворотах, цвета заканчиваются двумя красными и зелёными. Однако конкретная комбинация пока что не установлена физиками, учитывая особенность квантово-механической природы света.

Польза для квантовой связи

По сравнению с другими типами трёхчастичной хаотичности, «состояние W» полезно для квантовой связи при условиях, если один из фотонов утрачен, а два других сохраняют некоторую запутанность. То есть, в любом случае связь остаётся.

Ещё одним новым интересным аспектом выполненного исследования является то, что физики отыскали способ проверки положения, которое всегда стремились найти, чтобы обойти сложный этап преобразования цвета. Коллеги-теоретики придумали способ довольно просто показать, что «состояние W» существует.


При помощи информации: GraingerIllinois