1123
Фізики вперше продемонстрували створення квантової заплутаності, використовуючи фотони природного сонячного світла як вихідний ресурс. Раніше подібні експерименти зазвичай спиралися на ретельно контрольовані лазерні джерела. Результат показує, що навіть світло, яке пройшло через атмосферу та має складний спектр, можна включити до квантової оптичної системи.
Квантова заплутаність виникає, коли стани двох частинок описуються спільно і вимірювання однієї корелює з результатом вимірювання іншої. Саме ця властивість лежить в основі квантового зв’язку, частини протоколів квантової криптографії та багатьох експериментів з фундаментальної фізики.
Зазвичай для генерації заплутаних фотонів використовують лазер. Його світло має добре визначену частоту, напрям і фазові характеристики, тому ним легко керувати. Сонячне світло, навпаки, є тепловим і значно менш впорядкованим.
У новій схемі дослідники відібрали дуже вузьку частину сонячного спектра та провели її через оптичну систему. Це дозволило виділити фотони з характеристиками, придатними для подальшого квантового перетворення.
Після цього світло використовували у нелінійному оптичному процесі, який створював пари фотонів із корельованими квантовими станами. Вимірювання показали, що отримані кореляції не можна пояснити звичайною класичною статистикою.
Експеримент важливий не тому, що сонячне світло є практичнішою заміною лазера в лабораторії. Головний результат полягає в демонстрації того, що природні астрофізичні фотони можна безпосередньо інтегрувати в контрольовані квантові процеси.
Це відкриває можливість нових типів експериментів, де джерелами фотонів будуть Сонце, зорі або інші астрономічні об’єкти. Такі схеми можуть використовуватися для фундаментальних перевірок квантової механіки на значно більших масштабах.
У перспективі природне світло можна поєднувати з наземними та супутниковими квантовими системами. Однак для практичного зв’язку лазери залишаються набагато зручнішими через високу інтенсивність і точний контроль параметрів.
Робота насамперед показує універсальність квантових законів: фотони не повинні бути створені спеціальним лабораторним джерелом, щоб стати частиною заплутаного стану. За правильної підготовки навіть звичайне сонячне випромінювання може бути включене в такий експеримент.
