Optica: запутанные фотоны впервые сгенерировали из обычного солнечного света

Физики впервые получили квантово-запутанные фотоны напрямую из солнечного света — вопреки прежним представлениям о том, какие источники света вообще способны запустить это явление. Работа опубликована в журнале Optica.

Квантовая запутанность — это состояние, при котором частицы оказываются связаны так, что изменение одной мгновенно «отражается» на другой. Обычно такие пары фотонов получают с помощью лазеров, и многие специалисты сомневались, что «хаотичный» солнечный свет для этого в принципе подойдет — по словам авторов, часть известных ученых даже считала, что уловить хоть какой-то сигнал не удастся.

Команда под руководством Чэн Ли из Оттавского университета вместе с коллегами из Института науки о свете Общества Макса Планка сфокусировала солнечный свет линзой Френеля в оптическое волокно толщиной с человеческий волос. Ставку сделали не на борьбу с «беспорядочностью» естественного света, а на аккуратное управление поляризацией фотонов.

Полученные фотоны на 94% соответствовали идеально запутанному состоянию и нарушали неравенство Белла — а это подтверждает, что речь идет о настоящих квантовых корреляциях, которые невозможно объяснить классической физикой.

Запутанность лежит в основе квантовых вычислений и защищенной передачи данных, но до сих пор ее получали в основном с помощью лазеров, требующих энергии и точной настройки. Возможность использовать вместо них бесплатный солнечный свет способна заметно упростить и удешевить такие технологии.

По мнению авторов, открытие особенно пригодится для защищенной связи: спутники смогут генерировать ключи шифрования прямо из окружающего солнечного света, не завися от бортовых лазеров и сложной аппаратуры. Это открывает путь к развертыванию квантовых сетей там, где ресурсы и энергия ограничены.

Ранее физики нашли способ преодолеть барьер скорости света.