Forskere ved Oxford University har utviklet en metode for å generere den korteste noensinne enkeltfotonpuls ved å fjerne forstyrrelsen av kvanteforviklinger. Dette eksperimentet knuser den forrige rekorden for den korteste enkeltfotonpulsen; Oxford-fotonet er 50 ganger kortere. Selv om dette høres ganske kult ut, hva handler alt oppstyret om? Hvordan kan disse bittesmå elektromagnetiske bølgepartiklene være til nytte? I to ord: kvanteberegning. Og i ytterligere tre ord: kvantesatellittkommunikasjon…
Kvanteforviklinger er en tøff situasjon å sette ord på. I et nøtteskall: Hvis et foton blir absorbert av en type materiale, kan to fotoner sendes ut igjen. Disse to fotonene har en lavere energi enn det originale fotonet, men de sendes ut fra samme kilde og derfor fanget. Dette sammenfiltrede paret er uløselig forbundet; uavhengig av avstand de er atskilt. Skulle kvantetilstanden til den ene endres, vil den andre oppleve den endringen. I teorien, uansett hvor langt unna disse fotonene er skilt, vil kvanteendringen av den ene kommuniseres til den andre øyeblikkelig. Einstein kalte dette kvantefenomenet “spooky action på avstand”Og trodde ikke det var mulig, men eksperimentet har bevist noe annet.
Så i en fersk publikasjon prøver Oxford-gruppen å fjerne den sammenfiltrede tilstanden til fotoner, dette eksperimentet handler ikke om å bruke denne "uhyggelige handlingen", det er for å bli kvitt den. Dette for å fjerne forstyrrelsen forårsaket når et av fotonparet blir oppdaget. Når en av tvillingene er oppdaget, endres kvantetilstanden til den andre, og forurenser signalet. Hvis denne effekten kan fjernes, kan det produseres veldig korte "rene" fotoner, som innbefatter en ny fase med kvanteberegning. Hvis forskere har veldig bestemte, identiske enkeltfotoner til rådighet, kan svært nøyaktig informasjon fraktes uten forstyrrelser fra kvantefysikkens sære natur.
“Teknikken vår minimerer effekten av denne sammenfiltringen, og gjør det mulig for oss å fremstille enkle fotoner som er ekstremt konsistente og, så vidt vi vet, har den korteste varigheten av et foton som noensinne er generert. Ikke bare er dette en fascinerende innsikt i grunnleggende fysikk, men den nøyaktige tidspunktet og de konsistente egenskapene til disse fotonene gjør dem også perfekte for å bygge fotoniske kvantelogiske porter og utføre eksperimenter som krever stort antall enkeltfotoner..” - Peter Mosley, medundersøker, Oxford University.
Bloggen på Oxford University som rapporterer denne nyheten, fremhever hvor nyttige disse regimenterte fotonene vil være for kvanteberegning, kvantekommunikasjon i verdensrommet kan også være en stor velgjører. Se for deg å sende pulser av kvante-identiske fotoner gjennom verdensrommet, til satellitter først, senere gjennom interplanetarisk rom. Romforskere vil ha en ekstremt kraftig ressurs slik at data kan sendes om vakuumet, kryptert i et lite antall fotoner, ubeskrivelig for alt annet enn destinasjonen ...
Kilde: University of Oxford
