Nowa metoda sterowania cząstkami światła opracowana przez Polaków

Zespół polskich fizyków opracował nową metodę kwantowego sterowania cząstkami światła – fotonami. Do tej pory laboratoria na całym świecie wykorzystywały metodę opracowaną w 1964 r. Polacy dostarczyli nowe i łatwiejsze w implementacji rozwiązanie.

Za opracowaniem nowej metody stoi zespół naukowców pod kierownictwem dr hab. Magdaleny Stoińskiej, w którego prace istotny wkład wniósł dr Adam Buraczewski, oraz zespół prof. dr hab. Pawła Horodeckiego z Politechniki Gdańskiej i Krajowego Centrum Informatyki Kwantowej z dr Adamem Rutkowskim z Uniwersytetu Gdańskiego. Odkrycie polskich badaczy zostało opublikowane na łamach prestiżowego pisma Physical Review Letters.

Stworzone przez Polaków rozwiązanie dostosowane jest do najnowszych układów doświadczalnych w laboratoriach optycznych, jest łatwe do wdrożenia i pozwala na realizację zadań, które dotąd były poza zasięgiem laboratoriów na całym świecie. Jak twierdzą badacze, nowa metoda może zrewolucjonizować m.in. sektor informatyczny, wprowadzając skuteczniejsze zabezpieczenia danych, czy też przyspieszać procesy generowania kodów losowych, wykorzystywanych np. w sektorze bankowym.

Tajemnica kwantowego mikroświata nadal nas zaskakują. Udało nam się zaakceptować myśl, że pojedyncze fotony lub elektrony znajdują się, z pewnym prawdopodobieństwem, w każdym punkcie przestrzeni jednocześnie; podobnie wiemy już, że klasyczna logika dwuwartościowa tam nie obowiązuje. Ilustruje to przykład słynnego kota Schrödingera opisanego superpozycją stanów, których współistnienie klasycznie jest wykluczone.

„Efekty kwantowe pozwalają na realizację niektórych wizji znanych dotąd z fantastyki naukowej, np. kwantowej teleportacji – przeniesienia stanu kwantowego dowolnie daleko. Teraz uczymy się sterować cząstkami na odległość. Kwantowe sterowanie można porównać do zabawy marionetką, gdzie rolę (niewidzialnych) sznurków pełnią kwantowe korelacje, czyli splątanie dwóch lub więcej cząstek. Możliwość sterowania zademonstrowano już dla pojedynczych fotonów.” – czytamy w przesłanym Dziennikowi Naukowemu komunikacie prasowym.

Dzięki nowej metodzie Polaków będzie można tego dokonać także dla stanów wielofotonowych, wytwarzanych przez najbardziej rozpowszechniony typ źródła światła kwantowego. Korelacje są klasyfikowane ze względu na ich „moc”, czyli przydatność do implementacji kwantowych technologii. Splątanie dwóch cząstek wyraża się przez skorelowaną losowość wyników pomiarów na nich wykonanych.

Źródłem najsilniejszych korelacji, tzw. nielokalności Bella, są stany splątane, które łamią nierówności Bella. Pozwalają one np. na generację liczb losowych. Niestety, eksperymentalne obserwacje łamania są niezwykle trudne, szczególnie dla stanów wielocząstkowych, ponieważ ilość pomiarów bardzo szybko rośnie z ilością cząstek. Kwantowe sterowanie stanowi odrębny, najmniej zbadany typ korelacji, który jest łatwiejszy do weryfikacji w laboratorium. Jest bardzo prawdopodobne, że pozwolą one na realizację zadań, które dotąd wymagały łamania nierówności Bella i były poza naszym zasięgiem.

Dr hab. M. Stobińska ma nadzieję na wykorzystanie polskiej metody w przyszłych technologiach kwantowych, m.in. w celu certyfikowania urządzeń pod kątem bezwarunkowego bezpieczeństwa przesyłania informacji lub użycia ich do obliczeń kwantowych. Dzięki temu nowa metoda kwantowego sterowania pomoże przeprowadzić tzw. drugą rewolucję kwantową, która zaowocuje zastosowaniami technologii kwantowych w życiu codziennym.

 

 

Źródło: Informacja Prasowa