Sikerült a telekommunikációban használt hullámhosszra terelni az összefonódott fotonokat

A foton összefonódás lehetőségei a kvantum számítástechnikában és kommunikációban már évtizedek óta ismertek. Eddig az összefonódás felhasználásának a legnagyobb akadályát az jelentette, hogy annak műveletei nem terjedtek ki a ma használt telekommunikáció legtöbb formájára.

Egy nemzetközi kutatócsoport elkezdte feltárni a foton összefonódás rejtélyeit és megmutatták, hogy egy új nanoméretű technika, ami félvezető kvantum pontokon alapul, képes elhajlítani a fotonok hullámhosszát úgy, hogy azok megfeleljenek a ma népszerű C-sáv szabványának.

“Eddig először sikerült bemutatni, hogy képesek vagyunk 1550 nanométeres, polarizált, összefonódott fotonokat kibocsátani egy kvantum pontból,” mondta Simone Luca Portalupi, a felfedezésről készült tanulmány egyik szerzője és a Stuttgart Egyetem rangidős kutatója. “Most már azon a hullámhosszon vagyunk, ami képes átvinni a kvantum kommunikációt hosszú távra a létező telekommunikációs technológia alkalmazásával.”

A kutatók a kvantum pontok elkészítéséhez indium-arzenidet és gallium-arzenidet használtak, amivel tiszta egységnyi fotonokat és összefonódott fotonokat tudtak előállítani. A parametrikus frekvenciaváltás technikájával szemben, a kvantum pontok lehetővé teszik, hogy a fotonokat egyesével bocsássák ki, ahogy a szükség hozza – amik lényeges tényezők a kvantum számítástechnikában. Egy Bragg reflektor, amit többrétegű anyag alkot és széles spektrumon sugárzik, fotonjait egy mikroszkóp objektívébe irányítják ami lehetővé teszi, hogy azokat összegyűjtsék és megmérjék.

A kutatók és az iparág vezető szakemberei korábban kiderítették hogy a C-sáv – az infravörös hullámhossz egy bizonyos tartománya – az elektromágnesesség tökéletes pontja a telekommunikációban. Az üvegszálas vezetékekben vagy a levegőben utazó fotonok ezen a tartományon nyelődnek el legkevésbé, ezzel tökéletessé téve őket a hosszú távú jel küldésre.

“A telekommunikáció C-sávja a lehetséges legalacsonyabb elnyelés, ami elérhető a jeladásban,” mondta Fabian Olbrich, a tanulmány egy másik szerzője. “Ahogy a tudósok új felfedezéseket tettek, az iparág úgy javított a technológiáján, ami lehetővé tette a tudósoknak, hogy még több felfedezést tegyenek és így már van egy szabványunk ami kitűnően működik és alacsony a szórása.”

Azonban a legtöbb kvantum pontból eredő összefonódott foton a 900 nanométer körüli tartományban működik – ami közelebb van a szabad szemmel is látható fényhez.

A kutatók elégedettek voltak a jelek minőségével és a polarizált összefonódott fotonok hullámhosszának a C-sáv felé történő eltolása javított a finom-szerkezeti szétváláson (FSS) – ami az összefonódás felhasználásának korára a nullához kell, hogy közelítsen. A kutatók jelentéséből kiderül, hogy az új módszerük kísérleti vizsgálata szerint ötöd annyi FSS-t tapasztaltak mint amiről a témakörben folytatott más kutatásoknál számoltak be.

“Elég nagy az esély arra, hogy a tanulmányunkban olyan kvantum pontokat fedezzünk fel, amelyek képesek magas minőségű, polarizált, összefonódott fotonok kibocsátására,” mondta Olbrich.

Minden sikeres kísérlettel a kvantum kommunikáció egyre közelebb kerül a mai telekommunikációs iparágban való felhasználáshoz és a kutatók reményei szerint az összefonódás egy nap megoldja majd a kriptográfia és a biztonságos műholdas kommunikáció kérdéseit is.

“A neheze most az, hogy az előnyöket egy rendszerbe egyesítsük és teljesítsük az olyan követelményeket, mint a fotonok magas megkülönböztethetetlensége, a magas hőmérsékleten történő működés, a fotonok áramlásának fokozása és a fényvesztés hatásfokának javítása, ezzel lehetővé válna a rendszer megfelelő működése,mondta Olbrich.

Forrás: aip.scitation.org | Kép: Sascha Kolatschek

Szerkesztő: arsratio

Oszd meg

Hozzászólás küldése

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöljük.