Ενισχύοντας το απαραβίαστο των μεταφερόμενων πληροφοριών – Διεμπλοκή στο φως της ημέρας

Egno Editorial | 27 Νοεμβρίου 2019

Νέα μελέτη αποδεικνύει ότι τα φωτόνια που διεμπλέκονται σε υψηλές διαστάσεις είναι περισσότερο ανθεκτικά στο θόρυβο, γεγονός που τα καθιστά ιδεώδη για εφαρμογές κβαντικής επικοινωνίας.

Οι κβαντικές τεχνολογίες είναι έτοιμες να φέρουν επανάσταση στην επεξεργασία της πληροφορίας και στην ασφάλεια των επικοινωνιών, όμως στο δρόμο τους στέκεται ένα σημαντικό εμπόδιο. Το πρόβλημα είναι ότι η εκπομπή ζευγών διεμπλεκόμενων φωτονίων προς το εξωτερικό του εργαστηρίου – κάτι που απαιτείται για εκδοχές τεχνολογιών με βάση την οπτική – σημαίνει έκθεση των εύθραυστων κβαντικών καταστάσεων του φωτονίου στον θόρυβο του περιβάλλοντος, καταστρέφοντας και αποκρύπτοντας την διεμπλοκή στην οποία βασίζονται οι τεχνολογίες αυτές. Τώρα, ο Sebastian Ecker στην Αυστριακή Ακαδημία Επιστημών, στη Βιέννη, και οι συνεργάτες του έχουν επιδείξει δυο διακριτά σχήματα για την ανίχνευση διεμπλεκομένων φωτονίων με τρόπους που είναι ανθεκτικοί σε τέτοιο θόρυβο. Οι ερευνητές λένε ότι οι μέθοδοί τους είναι έτοιμες για άμεση υιοθέτηση και θα πρέπει να διατηρούν την διεμπλοκή κάτω από πολύ περισσότερο απαιτητικές συνθήκες από αυτές που αντιμετωπίστηκαν προηγουμένως.

Η διεμπλοκή είναι πιο έντονη όταν είναι σε υψηλές διαστάσεις, που υπάρχει όταν εμπλέκει ιδιότητες που μπορούν να πάρουν περισσότερες από δυο τιμές. Ενώ ορισμένες ιδιότητες σωματίων είναι αναπόφευκτα δυαδικές – για παράδειγμα, το σπιν ενός σωμάτιου μπορεί να είναι είτε επάνω ή κάτω – και έτσι χαμηλής διάστασης, άλλες είναι συνεχείς, με την διαστατικότητά τους να εξαρτάται από το με πόση ακρίβεια μετρούνται. Σε ένα πείραμα, ο Ecker και οι συνεργάτες του δημιούργησαν καταστάσεις διεμπλοκής υψηλών διαστάσεων χρησιμοποιώντας φωτόνια των οποίων οι χρόνοι άφιξης διακρίνονται σε έως και 80 πεπερασμένου μεγέθους μονάδες χρόνου. Σε άλλο πείραμα, η ομάδα πέτυχε υψηλών διαστάσεων καταστάσεις διεμπλοκής χρησιμοποιώντας την τροχιακή στροφορμή των φωτονίων για να κερδίσει σύνολα αμοιβαία αμερόληπτων βάσεων, που είναι οι διαφορετικές συσχετίσεις μεταξύ ενός ζεύγους σωματιδίων.

Ο Ecker και οι συνάδελφοί του βρήκαν ότι η υψηλών διαστάσεων διεμπλοκή τους ήταν τόσο ανθεκτική που η έκθεση της διάταξης στο φως του περιβάλλοντος του εργαστηρίου δεν είχε επίδραση. Η κβαντική κατάσταση των φωτονίων διαταράχθηκε όταν ενεργοποίησαν περισσότερες λάμπες για να προσθέσουν επιπλέον θόρυβο. Οι ερευνητές λένε ότι τα αποτελέσματά τους δείχνουν ότι είναι τώρα δυνατό να μεταφερθούν και να ανακτηθούν διεμπλεκόμενα φωτόνια μέσω του ελεύθερου χώρου στο φως της ημέρας.

Πηγή: American Physical Society

Περισσότερα στη δημοσίευση: Overcoming Noise in Entanglement Distribution. Physical Review X.