«Квантовое запутывание — ключевой элемент систем безопасной связи, сверхчувствительных сенсоров и высокопроизводительных вычислительных систем. Наша работа показала, что широкодоступный в природе солнечный свет можно использовать для того, чтобы формировать пары запутанных частиц света. Это открывает дорогу для создания более эффективных и доступных квантовых технологий», — заявил научный сотрудник Оттавского университета (Канада) Ли Чэн, чьи слова приводит пресс-служба журнала.
Как отмечают Ли Чэн и ученые, долгое время физики считали, для корректной работы квантовых систем связи, сенсоров и компьютеров необходимы лазеры и другие рукотворные источники излучения, чьи волны света особым образом упорядочены и ведут себя очень предсказуемым образом. Это связано с тем, что присутствующие в них частицы света можно достаточно простым образом «запутать» — сформировать между ними квантовые связи, которые заставляют их вести себя как единое целое.
Физики из Канады, Европы и США недавно обнаружили, что схожие связи можно образовать и между частицами света, присутствующими в неупорядоченном излучении, вырабатываемом обычной светодиодной лампой. Это натолкнуло их на мысль, что аналогичным образом можно заставить себя вести и фотоны в солнечном излучении, используя особые кристаллы из ионов калия, оксида титана и остатков фосфорной кислоты.
Атомы внутри этих кристаллов распределены таким образом, что они поглощают проходящие через эти структуры фотоны и «расщепляют» их на две частицы света, которые обладают с меньшей энергией, но при этом оказываются связаны друг с другом на квантовом уровне. Канадским, европейским и американским ученым удалось встроить эти кристаллы в такую оптическую систему из концентраторов, оптических фильтров и поляризаторов, которая отбирает из солнечного света только те фотоны, которые пригодны для использования в квантовых устройствах.
Первые эксперименты с этой установкой показали, что она вырабатывает пары «запутанных» частиц света примерно в тех же количествах, как применяемые в уже существующих системах квантовой связи источники фотонов на базе лазеров. Это позволяет использовать Солнце в качестве полноценной замены для данных компонентов квантовых устройств, размещенных в космосе или в Арктике или других удаленных от цивилизации регионах Земли, подытожили ученые.