Күн сәулесі алғаш рет кванттық шиеленіс жасау үшін қолданылды: ойын ережелерін өзгертетін серпіліс
Халықаралық физиктер коллаборациясы ұзақ уақыт бойы мүмкін емес деп саналған нәрсені жасады: олар шоғырланған күн сәулесінің кванттық-шырмалған фотондар жұбын генерациялай алатынын дәлелдеді. Бұл жай зертханалық қызық емес, лазерлер жарықтың кванттық күйлерін дайындаудың жалғыз практикалық құралы болып табылады деген қалыптасқан парадигмаға елеулі сын. Бұл жұмыстың нәтижелері беделді ғылыми басылым Optica-да ұсынылды.
Лазерлер енді кванттық оптикада монополист емес
Ұзақ уақыт бойы лазерлік сәулеленудің жоғары когеренттілігі мен қуат тығыздығы — шырмалған фотондарды алудың стандартты әдісі болып табылатын спонтанды параметрлік төмен қарай шашырау (SPDC) сияқты процестер үшін міндетті шарттар деп саналды. Алайда менің Оттава университеті мен Макс Планк атындағы Жарық ғылымы институтындағы әріптестерім бұлай емес екенін нанымды түрде көрсетті. Негізгі фактор когеренттілік емес, поляризация және ағынды жеткілікті қарқындылыққа дейін фокустау қабілеті болып шықты.
Эксперимент барысында команда күн сәулесін шоғырландырудың күрделі жүйесін жасады. Жалпы жинау ауданы 1,4 шаршы метрді құрады. Жарық Френель линзасының көмегімен жиналды, содан кейін шыны конустық концентратор мен көпмодалы оптикалық талшық арқылы өтіп, сызықты емес кристаллға бағытталды. Дәл сол жерде поляризациялық-шырмалған фотондық жұптардың пайда болуы жүзеге асты.
Кванттық дәлдік және энергия тиімділігі
Нәтижелер әсерлі: шырмалған күйлерді генерациялау дәлдігі 94%-ға жуық жетті, ал фотондар арасындағы корреляциялар Белл теңсіздігін анық бұзды. Бұл біздің классикалық статистикалық корреляциямен емес, нағыз кванттық шырмалумен айналысып жатқанымызды бірмәнді растайды. Ең көңіл аударарлығы — генерацияның нормаланған тиімділігі дәстүрлі лазерлік қондырғылармен салыстырмалы болып шықты.
Менің көзқарасым бойынша, бұл серпіліс таңғажайып перспективалар ашады. Егер біз табиғи күн сәулесін фотондық кванттық жүйелерді қуаттандыру үшін пайдалана алсақ, бұл энергия тұтынуды түбегейлі төмендетіп, әрбір ватт есепте тұратын жағдайларда олардың интеграциясын жеңілдетеді. Мәселе спутниктік платформалар, терең ғарыш және лазерлер тым көп энергия мен салқындату ресурстарын қажет ететін автономды зерттеу миссиялары туралы болып отыр.
Бұл зерттеу — зертханалық тәжірибедегі алға қадам ғана емес; бұл кванттық технологияларда қандай жарық көздерін қолдануға болатынын түбегейлі қайта қарастыру. Біз кванттық оптика бұрынғыдан да қолжетімді және экологиялық таза болатын жаңа дәуірдің табалдырығында тұрмыз.
Менің сараптамалық пікірім: Бұл жұмыс — батыл эксперименттер догмаларды қалай жоятынының жарқын мысалы. Таза кванттық күйлер үшін когеренттілік тұрғысынан "лас" жарықты пайдалану — бұл жай инженерлік трюк емес, концептуалды ауысым. Бұл жаңартылатын энергиямен жұмыс істейтін автономды кванттық құрылғыларды жасауға жол ашады, бұл әсіресе болашақ орбиталық және планетааралық кванттық байланыс желілері үшін өте маңызды.